Bioquimica

B IOENERGÉTICA
5.1 CONCEPTOS G E N E R A L E S
En las unidades de Nutrición y Enzimas
tratados con anterioridad se ha expresado
que la Bioquímica es una ciencia que intenta
explicar los fenómenos vitales con los esquemas de la Física y la Química, es decir,
aplicar a los fenómenos biológicos las mismas leyes que a la materia inorgánica. Al
hablar de nutrición se explicó la forma en
quelos organismos obtienen energía de los
alimentos que ingieren y que algunas formas
de desnutrición (marasmo, kwashiorkor) y
la muerte por inanición se relacionan con un
desequilibrio energético. Al explicar el mecanismo de acción de las enzimas se mencionó una barrera energética q u e es
necesario vencer para que una reacción termodinámicamente p osible, ocurra por acción enzimática.
Es portanto, necesario explicar algunos
conceptos relacionados con la energía para
comprender la bioenergética o termodinámica bioquímica, q ue estudia los cambios de
energía que acompañan a las reacciones bioquímicas.
5.1.1.

Conceptos Termodinámicos

Se utiliza el término sistema para designar
una porción de materia que se desea estudiar; toda otra materia será el medio que rodea al sistema.U n sistema posee un contenido energético
q ue comprende un sinnúmero de formas de
e nergía y la suma de todas se conoce como
energía inferna ( E) del sistema. En física se
d ice que energía es todo aquello capaz de
p roducir trabajo. Sin embargo, de todo ese
c ontenido energético de un sistema, sólo una
p orción está disponible para realizar trabajo
y es la energía útil; a e sa porciónde la energía total se le conoce como energía libre
(FoG) o de Gibbs. Un sistema es un conjunto de cuerpos que contienen materia y energía, cuyo estado se define en términos de
p resión, temperatura y composición. El contenido total de energía de un sistema antes
d e que ocurra un proceso se designa como
estado inicial, y el contenido de energía del
s istema después de ocurrido el proceso quei nteresa estudiar se conoce como estado final. M edir los cambios de energía que ocurren durante un determinado proceso puede
r esultar difícil, pero resulta más fácil y preciso determinar el contenido energético del
s istema en el estado inicial y en el estado final y calcular el cambio, que se acostumbra
s imbolizar con la letra griega delta mayúscula (A).
S i presión y temperatura conconstantes,
los cambios de energía se relacionan únicamente con la composición del sistema. Existen varios tipos de sistemas: Se define como
sistema aislado a quel que no intercambia
m ateria y energía con su medio. Sistema cerrado e s aquel que intercambia energía pero

C onsiderando que cada mol de ATP requiere 7.3 Kcal para formarse, la cantidad
d e energía liberada cuando el NADH cede
suselectrones al O2 equivale aproximadamente a siete veces la que se requiere para la
s íntesis de un mol de ATP. Sin embargo, en
r ealidad sólo se forman 3 moles de ATP en
la fosforilación oxidativa; por tanto, la eficiencia del proceso es:
EFICIENCIA - ~ ~ ¿ x 100 - ^ ¡ ^ x 100 = 41.6%
IDEAL
52.6

Esta eficiencia es muy alta si se compara
c on la de las mejores máquinas construidas
p orel hombre. Considerando en conjunto
t odos los procesos mitocondriales, este sistema ha alcanzado, a lo largo de la evolución, un grado de perfección difícilmente
i maginable.
5 .3. CADENA RESPIRATORIA
T oda la energía útil liberada durante la
oxidación d e los nutrimentos energéticos se
a provecha en las mitocondrias bajo la forma
de equivalentes reductores (hidrógeno o electrones). El másimportante de los sistemas
de oxidorreducción en las células es la cadena
respiratoria q ue es un sistema de transferencia de hidrógenos y electrones catalizada por
p roteínas enzimáticas ordenadas en forma
s ecuencial en la membrana mitocondrial interna. Los equivalentes reductores son extraídos de los sustratos en el ciclo de Krebs o
la P-oxidación de ácidos grasos y transportados a...