bioenergetica 2012-i wcc.ppt
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BIOENERGETICA
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La bioenergética es el estudio
de las transformaciones deenergía que tienen lugar en lacélula, y de la naturaleza y
función de los procesosquímicos en los que se basanesas transformaciones, lascuales siguen las leyes de latermodinámica
CATEDRA DE BIOQUIMICA 2
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TERMODINAMICA Y LAVIDA
C 3
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CONCEPTOSTERMODINAMICOS
• ENERG!" Es la “capacidad para producir un trabajo”.
• #$#%E&!" ' toda porción deluni(erso que se somete aestudio)
• &E*$+" 'es lo que rodea al
sistema)• N$-ER#+ . #$#%E&! / &E*$+
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Sistema cerrado
No mantiene la vida
Evoluciona haciael equilibrio
Sistema abierto
Mantiene la vida
Estado estacionario
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SERES VIVOS
Máquinasquímicas
que operan
a T y Pconstantes
Sistemas
termodinámicos abiertos enestado
estacionario
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PRINCIPIOS DE LATERMODINÁMICA
• 0R$&ER 0R$N1$0$+"'
LA ENERGA TOTAL DEL !NI"ERSOPERMANECE CONSTANTE”
Equi(ale a decir" la energía del uni(erso no se creani se destruye, permanece in(ariante2 #olo se
transforma2• #EGN*+ 0R$N1$0$+"
“ LA ENTROPA DEL !NI"ERSO A!MENTA”Equi(ale a decir que el grado de desorden en el
uni(erso aumenta2
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DEFINICIONES• ENTALPÍA (Η : es la energía en forma de
calor, liberada o consumida en un sistemaa ,% y 0 constantes2
• ENTROPÍA (S): energía no degradada, noutilizada para realizar traba3o2
• ENERGÍA LIBRE (G): energía disponiblepara realizar traba3o2 Es Energía contenidaen las moléculas2 Representa la energíaintercambiada en una reacción química
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CAMBIOS DE ENERGÍA LIBRE ENLAS REACCIONES QUÍMICAS
• &edir el contenido de energía de un sistema esmuy difícil, generalmente medimos el cambio deenergía entre dos estados2
• La (ariación de energía 4∆G) para ir de ! 5acia 6 es" ∆ G6! . G6 7 G!
0ara ir de 6 5acia !"
∆ G!6 . G! 8 G6 . 7 ∆G6!
• &atemáticamente" ∆G . ∆9 7%∆#
A #$
%
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CAMBIOS DE ENERGÍA LIBRE ENLAS REACCIONES QUÍMICAS
• Las reacciones cuya ∆G es positi(o notranscurren espontáneamente2
• Las reacciones cuyo ∆G es negati(o son laque se producen espontáneamente2
• #i ∆G . : la reacción se encuentra enequilibrio químico2
• 9ay una relación entre ∆G y la constante
de equilibrio" G = Gº RT l! "#$%&'%s*+"$,a-.%s*
#i ∆G . : 4en el equilibrio;" ∆G< . 7R% ln=eq
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• 0R+1E#+ E>+%?R&$1+" es aquel
que transcurre con liberación decalor al medio2• 0R+1E#+ EN*+%?R&$1+" el que
transcurre tomando calor del medio2• 0R+1E#+ E>ERG@N$1+" libera
energía2 4E#0+N%!NE+;
• 0R+1E#+ EN*ERG@N$1+" absorbeenergía2 4N+ E#0+N%!NE+;
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CAMBIOS DE ENERGÍA LIBRE ENLAS REACCIONES QUÍMICAS
• ∆G< es la (ariación de Energía Libreen condiciones estándar 4%<. ABC<=,
D . F&, 0 . Fatm;• ∆G< es la (ariación de energía libreestándar a un p9 próHimo al
Isiológico 4p9 . J;• R . F,BCJ calKmol grado
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CO&O HACEN LOS SERES 'I'OS PARALLE'AR A CA#O REACCIONES ANA#ÓLICAS
( PROCESOS )UE RE)UIEREN ENERGÍA
A TRAVES DE REACCIOES ACOP!ADAS
E"ementos# $na reacci%n que "ibera ener&ía
' $na reacci%n que requiera ener&ía
( $n intermediario com)n
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REACCIOES
E*ER+,ICAS
-!iberan ener&ía"ibre.
REACCIOES
EDER+,ICAS
-Requieren ener&ía"ibre.ATP
TRASPORTADOR DE EER+íADESDE !OS PROCESOS CE!$!ARES PRODUCTORESDE ENERGíA A !OS PROCESOS )UE RE)UIEREN
ENERGÍA
RE!11$+NE# !1+0L!*!#
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E3EMP!O 2os4ori"aci%n de "a &"ucosa acop"adaa "a 5idr%"isis de" ATP
ATP 0 6'O ADP 0 4os4ato
+"ucosa 0 4os4ato +"ucosa787P 0 6'O
E"ementos$na reacci%n que "ibere ener&ía - ∆+9O.
$na reacci%n que requiera ener&ía -∆+:O.
$n intermediario com)n
REACCION $
REACCION 1
REACCION %
∆+;<-=3 mo"7#.
7(>?@
0#8?
ATP 0 &"ucosa 7#B?'
REACCION %
4os4ato
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• Las células necesitan de energía parapoder realizar sus acti(idades de
desarrollo, crecimiento, reno(ación desus estructuras, síntesis de moléculas,etc2
• La energía química que utiliza unacélula animal para realizar traba3opro(iene principalmente de la
oHidación de sustancias incorporadascomo alimentos2 4carbo5idratos,grasas;
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• &etabolismo" es la suma de todas lasreacciones químicas que ocurren en la
célula2 %iene lugar en una serie dereacciones catalizadas, llamadas 'rutasmetabólicas)2
• 1atabolismo" es la fase degradadora2Las moléculas nutrientes se con(iertenen otras mas pequeas y simples2
• !nabolismo" moléculas pequeasreaccionan para con(ertirse en otrasmas grandes y comple3as2
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REL!1$+N EN%RE 1!%!6+L$#&+ M!N!6+L$#&+
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R%!# &E%!6+L$1!#
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• !l producirse una transformaciónquímica, generalmente se rompenenlaces y el contenido de energíade las moléculas aumenta o
disminuye2 4∆
G aumenta odisminuye;• La 'moneda) de intercambio de
Energía en los procesos biológicoses el !%0
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COMPUESTOS DE
ALTA ENERGÍA
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27
• *esde el punto de (ista energético, una reaccióncon un ∆G positi(o no podría ocurrir a no ser queeHista un aporte de energía que la 5aga posible2
• *ic5o aporte, lo pro(een compuestos de altocontenido energético, que se caracterizan portener enlaces que al romperse liberan una altacantidad de energía2 Este proceso se llama
acoplamiento2• &+LE1L!# *E !L%! ENERG$! " !%0, !cetil71o!,
1reatina osfato, osfoenol 0iru(ato, por e3emplo2
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ENERGIA LI#RE ESTANDAR DE HIDRÓLISIS
DE ALGUNOS CO&PUESTOS FOSFORILADOS
Fo*oeno!+"ru,"-o . /$0%$12.Fo*og!"-ero! *o*ato . 3402Fo*o-reat"na . 320$ATP5A&P6PP"7 .3818
ATP 5ADP6P"7 . 2908G!u-oa $.*o*ato . %904Fru-toa /.*o*ato . $80/G!"-ero!.$.P . 40$
5:;<mo!7
fosfato ADP HOH ATP +↔+ fosfato ADP HOH ATP +↔+
´G∆
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ATP• Es el compuesto de alta energía de
mayor importancia en la célula2• El !%0 a p9 Isiológico se encuentra
como !%0O72 Las O cargas negati(as se
encuentran próHimas y originantensiones intramoleculares quedesaparecen al 5idrolizarse en !*0/0i o !&0/00i2
• !demás los productos de la 5idrólisis sesol(atan me3or y se estabilizan porresonancia contribuyendo a disminuir
∆G y desplazando la reacción 5acia30
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CATEDRA DE BIOQUIMICA Brom.Maria !" #i"ar Cor$!%o
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