leucemia

Bioquímica 2012
Capítulo 3: La termodinámica de los sistemas biológicos

CONCEPTOS CLAVE

Termodinámica
Energía
Trabajo y calor
Sistema y vecindad
Sistemas abiertos, cerrados y aislados
Primera ley de la termodinámica
Funciones de estado
Energía interna y entalpía
Segunda ley de la termodinámica
Entropía
Energía libre, ΔG
Energía libre standard, ΔG°

Efecto del pH sobre laenergía libre, ΔG°’
Relación entre ΔG°’ y Keq
Efecto de la concentración sobre ΔG
Reacciones endergónicas y exergónicas
Acoplamiento energético
Intermediarios comunes
Moléculas “ricas en energía”
Energía libre de hidrólisis
Potencial de transferencia de grupo
ATP: características químicas y energéticas
Función biológica del ATP
Hidrólisis del ATP, ADP y AMP
Requerimientos diarios de ATPEJERCICIOS:
Garrett & Grisham: Capítulo 3, N° 1, 3-5, 8, 10,11

MATERIA Y ENERGIA

La materia posee masa y ocupa un volumen.
“Energía” es un concepto más sutil. Puede aparecer de varias maneras:
Potencial
Cinética
Química
Eléctrica
Calórica
Nuclear
Luminosa
¿Pero qué es realmente la ENERGIA? Todo lo que disponemos para
definirla son ecuaciones matemáticas. No hay una sustancia oesencia
de “energía”.

TERMODINAMICA
- Ciencia que define las leyes que describen el estado (energía) de un
sistema material y las reglas que rigen la transición de un estado a otro.
- Permite determinar si un proceso es energéticamente posible y
cuanta energía útil se puede obtener de él, que haga posible la ejecución
de otro proceso.
¿Por qué la mayor parte de la energía que libera ladegradación de la
glucosa se obtiene en el ciclo cítrico y no en la segunda etapa del
catabolismo?
LA TERMODINAMICA NO NOS DICE NADA SOBRE LA
VELOCIDAD DE UN PROCESO.
LA TERMODINAMICA SE BASA EN LA EXPERIENCIA.

En este curso nos interesa la termodinámica química.

SISTEMA: Conjunto de moléculas o partículas.

VECINDAD: Lo que queda fuera del sistema

Nos interesan las transformacionesenergéticas dentro del sistema y el
intercambio entre el sistema y su vecindad.
Hay tres tipos de sistemas

¿A CUAL DE LOS SISTEMAS PERTENECEN
LOS ORGANISMOS VIVOS?

Los formalismos termodinámicos están formulados
preferentemente para los sistemas aislados y cerrados.

En consecuencia, el análisis termodinámico de los sistemas
vivos es muy complejo y debe recurrirse a aproximaciones.DEFINICIONES:
Trabajo (W): Fuerza X distancia recorrida
Energía: Capacidad de realizar trabajo
- potencial
- cinética
¿Qué pasa si empujamos un cuerpo del punto A al punto B?

A

B

CALOR: Concepto asociado a temperatura (Q)
Q = C (Tfinal - Tinicial)

Equivalente mecánico del calor:
1 caloría = 4,184 Joules

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
Ley de conservación de la energíaLa energía se transforma de un tipo a otro
NO PODEMOS DETERMINAR EL ESTADO 0 DE
ENERGIA
¿ Y qué sucede a 0o Kelvin ?

ΔE = Q
calor
absorbido

-

W

(ΔE se denomina "energía interna")

trabajo
realizado

Q y W medibles EXPERIMENTALMENTE

EXPERIMENTALMENTE se ha determinado que ΔE
depende de los estados inicial y final del sistema y no del
camino recorrido.

A
B
ΔE es una"Función de Estado"

PREGUNTAS de termodinámica:
Para fabricar 1 g de protoplasma, un organismo requiere:
- Nutrientes conteniendo los elementos requeridos y
en la cantidad exacta que corresponde a ese gramo de
protoplasma.
- Exceso de nutrientes.
En ausencia de alimentos, un organismo:
- Cesa de crecer
- Sacrifica masa para permanecer vivo.

Los procesos químicos ocurren a presiónconstante.
Se define así un concepto, también
FUNCION DE ESTADO:
ENTALPIA: (ΔH) cambio de energía interna a
presión constante.
En termodinámica química ΔH refleja el cambio en el
número y tipo de enlaces químicos entre reactantes
productos.

RELACION ENTRE ΔH Y ΔE:
ΔE = E2 – E1 = Q – W
A presión constante el trabajo está dado por:
W = P (V2 – V1)
Sustituyendo: E2 – E1 = Q - P (V2...