Bioenergetica

18/08/2015

BIOENERGÉTICA

Requerimientos
celulares
Materiales
estructurales

Catalizadores

Información

Monosacáridos

Enzimas

Almacenamiento (ADN)

Obtener

Ácidos grasos

Ribozimas

Transmisión (ARN)

Almacenar

Expresión (proteínas)

Utilizar

Aminoácidos

Energía

Nucleótidos
Agua
Minerales

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ENERGÍA
• Es la capacidad para realizar cambios específicos.
• Necesaria para:
–Impulsar reacciones implicadas en la formación de
componentes moleculares.
– Propulsar las actividades en que participan dichos
componentes.

Eléctrico

Síntesis

Luz

Mecánico

Calor
Concentración

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Materia y Energía
• Materia: todo lo que tiene masa, volumen y ocupa un
lugar en el espacio.
• Energía: La capacidad de un sistema para realizar un
trabajo.
• Clases de Energía: mecánica,eléctrica, potencial,
química, calorífica, lumínica etc.

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

Quimiótrofos

Disminución de E. Libre
Aumento entropía

Agua

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18/08/2015TERMODINÁMICA

• Estudia el flujo de energía en los sistemas (cambios
energéticos)
• Las leyes termodinámicas gobiernan los cambios
energéticos en una reacción, y proveen herramientas
para predecir la espontaneidad de la misma

BIOENERGÉTICA
• Describe la transferencia y utilización de la energía en
los sistemas biológicos
• Utiliza las ideas básicas de la termodinámica,
particularmente el concepto de energíalibre
• Los cambios en la energía libre (DG) permite cuantificar
y predecir la factibilidad energética de una reacción
química

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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 dellímite o frontera
• El sistema intercambia materia o energía con él.
• Por ejemplo, un vaso de precipitado con una mezcla de
reacción puede ser el sistema y el baño de agua donde
se sumerge el vaso constituye el medio ambiente.

Clases de sistemas
entorno

No hay
intercambio de
energía

entorno

Intercambio de
energía

Sistema
abierto

Sistema
cerrado

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Termodinámica: conceptosbásicos
Para definir un proceso termodinámico basta establecer la diferencia
entre el estado final y el estado inicial de sus propiedades
macroscópicas, las cuales se llaman funciones de estado, como
 temperatura
 presión
 volumen
Estado termodinámico: es la condición en la que se encuentra el sistema.
Cada estado termodinámico se define por un conjunto de sus propiedades
macroscópicas llamadasfunciones de estado.

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Funciones de estado
Las funciones de estado sólo dependen del estado
inicial y del estado final y no dependen de cómo ocurrió
el proceso.
Las funciones de estado son:
T = temperatura
E = energía interna
G = energía libre

P = presión
H = entalpía

V = volumen
S = entropía

Las funciones de estado se escriben con mayúsculas.
Otras funciones que dependen de cómo serealice el proceso no son
termodinámicas y se escriben con minúsculas.
Estas son:
q = calor w = trabajo

Formas de Intercambio de Energía entre un
sistema y el entorno
CALOR:
• Es una forma de energía
útil para las máquinas

TRABAJO:
• Utilizar la energía para
cualquier proceso
diferente al flujo de calor

• En organismos permite
mantener temperatura
corporal

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Leyes TermodinámicasPrimera Ley:
Conservación de la energía
• La energía total del universo
permanece constante, aunque
puede cambiar
•

En una célula, la cantidad total
de energía que sale, debe ser
exactamente igual a la que
entra, menos la energía que
quede almacenada en el
sistema

Leyes Termodinámicas
Segunda Ley:
Espontaneidad termodinámica
•

En cada cambio físico o
químico, se incrementa la
aleatoriedad...