Ensayos

U.T.I. Biología Celular

Bioenergética e introducción al metabolismo

Departamento de Bioquímica Noviembre de 2005

Definiciones

LA TERMODINAMICA ES LA CIENCIA QUE ESTUDIA LA ENERGIA Y SUS TRANSFORMACIONES

LA BIOENERGETICA O TERMODINÁMICA BIOQUÍMICA ES EL ESTUDIO DE LOS CAMBIOS DE ENERGÍA QUE OCURREN EN LAS REACCIONES BIOQUÍMICAS

Definiciones

LA ENERGÍA DEL UNIVERSO ESCONSTANTE LA ENTROPÍA DEL UNIVERSO ESTÁ AUMENTANDO

Definiciones
SISTEMA: Es la porción de universo que tomamos como objeto de estudio. Existen tres tipos de sistemas: SISTEMAS AISLADOS SISTEMAS CERRADOS SISTEMAS ABIERTOS ESTADO DE UN SISTEMA: es el conjunto de propiedades que permiten definirlo (ej.: P, V, T) SISTEMA + ENTORNO= UNIVERSO

Energía Total de un Sistema
La suma de todas las formas deenergía 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.).

Energía Interna de un Sistema

Concepto de Equilibrio Termodinámico

• Un sistema se define como termodinámicamente en equilibrio simantiene un equilibrio térmico, mecánico, de fase y químico.

Primera ley de la termodinámica
“Conservación de la energía” La energía no se crea ni se destruye. Se conserva constante y puede interconvertirse. ∆E = q – w q es el calor hacia el sistema w es el trabajo hecho por el sistema E es la energía interna y ∆E la variación entre el estado final y el inicial. Es una función de estadoEntalpía
- ∆H representa la medida del cambio de energía que ocurre en un proceso a presión constante: H = E + PV or ∆H = ∆E + P∆V cambio en energía El cambio de entalpía depende únicamente del estado inicial y final de la reacción, por lo que constituye una función de estado. A volumen constante: ∆H = ∆E Si el sistema es una reacción química la entalpía es el calor de reacción a presión constante- ∆H > 0 Reacción endotérmica - ∆H < 0 Reacción exotérmica

Segunda ley de la termodinámica
‘Los procesos espontáneos tienden a aumentar la entropía hasta un valor máximo’ La segunda ley provee criterios para determinar si un proceso se producirá o no pero no nos dice nada acerca de la velocidad del proceso La termodinámica permite predecir si un proceso ocurrirá espontáneamente La cinéticaquímica permite predecir a qué velocidad se produce dicho proceso

Entropía (S) •La entropía es una medida del grado de desorden de un sistema. • Los sistemas moleculares tienen una tendencia hacia el máximo desorden. • La segunda ley se puede resumir como: ∆Ssistema + ∆Sentorno= ∆Suniverso>0 en todo proceso real
S = k ln W •S= Entropía •K= Constante de Boltzmann •W= es el número de formasdiferentes que se pueden encontrar los componentes del sistema

Entropía (S)

Baja entropía •Hielo a 0ºC •Un diamante a 0ºK •Una molécula de proteína en su conformación nativa

Alta entropía •Agua a 0ºC •Un diamante a 106 ºK •La misma molécula de proteína en un entorno desnaturalizante, desplegada

Diffusion as an entropy-driven process

Sistema está en equilibrio porque las moléculas sedistribuyen al azar

El sistema se aleja del equilibrio, y se encuentra más ordenado

El sistema vuelve al equilibrio

La tendencia al equilibrio es una consecuencia de la tendencia al aumento de la entropía. La entropía del universo NUNCA disminuye (i.e.,la transición de (c) a (b) no ocurre nunca espontáneamente)

La energía libre de Gibbs (G): Un indicador de espontaneidad
• Lossistemas biológicos son sistemas abiertos por lo cual se requiere una nueva función de estado que incluya tanto energía como entropía. • La variación de energía libre de Gibbs (G) es la función de estado que mejor describe la segunda ley en estos sistemas.

∆G = ∆ H - T ∆ S
(a T y P constantes)

∆ G es la diferencia de energía libre ∆ H es la diferencia de entalpía ∆ S es la diferencia de...