Bioenergética

I. Bioenergética
¿Cómo los organismos vivos obtienen y usan la energía?
1° Ley de Termodinámica: Conservación de la energía. No puede ser creada ni destruida.
2° Ley de la Termodinámica: La entropía del universo tiende a aumentar (mayor desorden)

Los organismos vivos realizan trabajo químico (a través de moléculas pequeñas), trabajo osmótico (transporta iones o compuestos a través de lamembrana, contra la gradiente de conservación), T. mecánico (se aplica una fuerza para desplazar una masa). Los animales superiores y algunos protozoos pueden realizar este trabajo (gastan mucha energía).
La forma de energía que usan los organismos es la energía libre.

G: expresa la cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una reacción a temperatura y presión constantes.
H:entalpía es el contenido calórico del sistema reaccionante. Es el numero y clase de enlaces qcos en los reactivos y productos.
S: entropía, expresión cuantitativa del desorden de un sistema.
La variación de energía neta


Cambio de energía libre. ∆G (Joules/mol)o (cal/mol)

∆G = G producto – G reactante
Existen tres posibilidades para ∆G:










Aumento de la entropía: Mayordesorden (movilidad)

Aplicación de los ∆G
- Producir procesos.
- Realizar balances de energía.
- ∆G no predice (?) la velocidad, ya que depende de la energía de activación.

Condiciones Standard
Para comparar las reacciones químicas:
Rx: A + B C + D
[A] = [B] = [C] = [D] = 1 M
T°= 298°K = 25°C
Presión = 1 Atm
pH=7 ∆G°=∆G10

∆G10 = constante estándar transformada por químicos yfísicos.
La variación de energía libre estándar de una reacción química es simplemente una forma matemática alternativa de expresar su cte de equilibrio.
La espontaneidad de una reacción se relaciona a delta G no a la estándar.
La variación de energía libre es una ruta independiente por la que transcurre la Rx. Son aditivas.

Condiciones No Standard
∆G= ∆G’° + Rtln[C] [D]
[A] [B]

Cuandolos sustratos son mayores que los productos genera que ln sea negativo, por lo que ∆G sería negativo.

∆G’°= permite hacer cálculos.
∆G= es para ver si ocurre o no la reacción
En equilibro químico, el ∆G=0, por lo que la ecuación es ∆G’°= -RtlnK’eq
T°= 298°K
R=1,98 cal/mol°K

Ej: ln x= 2,303 log x
∆G’° = -1,36 log K’eq (en K/mol)

Equilibrio químico: La reacción está desplazada hacialos productos.
[C] [D]= 1000 [A][B] (cuando Keq=103)

Keq> 1
∆G’° = negativo
Proceso correcto A B
Keq = 0
∆G’° = 0
Equilibrio
Keq< 1
∆G’° = +
Proceso inverso B A



II. ATP.
Se forma a través de la fosforilación oxidativa, fosforilación a nivel de sustrato, fotosíntesis.
Entrega la energía donando grupos fosforilo, pirofosforilo y adenililo; para que ocurran las reaccionesanabólicas y para que ocurra el transporte de iones a través de las membranas en contra de gradiente.

Propiedades Químicas:
Moneda de energía Universal: puede transportar energía desde compuestos fosfato de alta energía a través del catabolismo hasta compuestos como la glucosa, convirtiéndolos en especies más reactivas.
Cinéticamente estable: aunque en solución acuosa el ATP estermodinámicamente inestable, convirtiéndose en un buen dador del grupo fosforilo; la reacción celular sólo ocurre cuando están presentes las enzimas específicas para disminuir la energía de activación.


Las dos formas de hidrolizar el ATP
El rol de la Adenosina Trifosfato (ATP): intermediario metabólico que actúa como portador de energía libre.

1. ATP + H20 ADP + Pi (pirofosforilo…fosfato libre)
∆G’° =-7,3 Kcal/mol
2. ATP + H20 AMP + PPi (piofosfato, 2 fosfatos)
∆G’° = - 10,9 Kcal/mol.

Es una reacción muy exergónica, por lo tanto hay alta liberación de energía libre.
Aunque una Rx sea dependiente de ATP no necesariamente va a suceder siempre que haya hidrólisis de ATP, ya que esta lo único que hace es liberar calor, no disminuir el potencial de acción.
La energía libre liberada en...