Clase 3 Bioenergética

BIOENERGÉTICA.
INTRODUCCIÓN AL
METABOLISMO

18 Marzo 2013

Ana Hurtado Alendes

Requerimientos
celulares

Materiales
estructurales

Catalizadores

Información

Energía

Monosacáridos

Enzimas

Almacenamiento (ADN)

Obtener

Ácidos grasos

Ribozimas

Transmisión (ARN)

Almacenar

Expresión (proteínas)

Utilizar

Aminoácidos
Nucleótidos
Agua
Minerales

MATERIA Y ENERGÍA
Materia: todo lo quetiene masa,
volumen y ocupa un lugar en el espacio.
Energía: La capacidad de un sistema
para realizar un trabajo. Necesaria para:
Impulsar reacciones implicadas en la formación de
componentes moleculares
Propulsar las actividades en que participan dichos
componentes

Clases de Energía: mecánica, eléctrica,
potencial, química, calorífica, lumínica etc.

Eléctrico

Síntesis

Luz

Mecánico

CalorConcentración

Flujo de energía y materia
Pérdidas de
calor
Energía
solar

Oxígeno

Compuestos
orgánicos

Aumento de E. Libre

Pérdidas de
calor

Disminución entropía

Energía: unidireccional
Fotótrofos

Energía química

Dióxido de
carbono

Materia: cíclico

Nitrato

Agua

Quimiótrofos

Disminución de E. Libre
Aumento entropía

TERMODINÁMICA
Es la ciencia que estudia la energía y sustransformaciones (cambios energéticos).
Las leyes termodinámicas gobiernan los
cambios energéticos en una reacción, y
proveen herramientas para predecir la
espontaneidad de la misma.

BIOENERGÉTICA
 Estudia los cambios de energía que ocurren en
las reacciones bioquímicas (sistemas
biológicos).
 Utiliza las ideas básicas de la termodinámica,
particularmente el concepto de energía libre.
 Los cambios en laenergía libre (DG) permite
cuantificar y predecir la factibilidad energética
de una reacción química.

El Universo
Se compone de dos partes:
Sistema:
 La parte del universo bajo estudio
 Espacio físico o porción de materia
contenida dentro de un límite o frontera
 Ej. una célula, una máquina, un vaso de
precipitado
 Entorno
 Región fuera del límite o frontera
 El sistema intercambiamateria o energía
con él.
Estado de un sistema: es el conjunto de propiedades
que permiten definirlo (ej. P, V, T)


Clases de sistemas
entorno

No hay
intercambio de
energía

entorno

Intercambio de
energía

Sistema
abierto

Sistema
cerrado

Energía Total de un Sistema

La suma de todas las formas de energía de un
sistema se denomina energía total, la cual es la
suma de las energías cinética,potencial e interna.
La energía interna representa la energía
molecular de un sistema (energía de las
moléculas, sus interacciones, energía de
protones, etc.).

Leyes Termodinámicas
Primera Ley:
Conservación de la energía
 La energía no se crea ni se destruye.
Se conserva constante y puede
interconvertirse.
q es el calor hacia el sistema
w es el trabajo hecho por el sistema.
E es la energía internay ∆E la
variación entre el estado final y el
inicial. Es una función de estado.
En una célula la cantidad total de energía que sale, debe ser exactamente
igual a la que entra, menos la energía que queda almacenada en el sistema.

Entalpía
ENTALPÍA (DH): es la energía en forma de calor,
liberada o consumida en un sistema a T y P constantes.

Cambio en energía

El cambio de entalpía dependeúnicamente del estado
inicial y final de la reacción, por lo que constituye una
función de estado. A volumen constante:

Si el sistema es una reacción química la entalpía es el
calor de la reacción a presión constante.
∆H>0 Reacción endotérmica
∆H0 Reacción exotérmica

Leyes Termodinámicas
Segunda Ley:
Espontaneidad termodinámica
 Los procesos espontáneos
tienden a aumentar la entropía
hasta unvalor máximo.
 Toda reacción espontánea
obtienen como resultado
disminuir el contenido de energía
libre del sistema.
 La termodinámica permite
predecir si un proceso ocurrirá
espontáneamente.

Espontaneidad termodinámica
Indica si una reacción química puede
producirse, pero no indica la velocidad del
proceso.
La cinética química permite predecir a qué
velocidad ocurrirá espontáneamente....