2 Bioenergética

Vista previa del material en texto

BIOENERGÉTICA
Parte de la biología muy relacionada con la física, que se encarga del estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos.*
*RAE
¿Por qué y en qué condiciones se da una reacción en un sentido o en otro?
¿Qué hace reversible o irreversible una reacción?
¿Qué significa que un compuesto sea considerado “de alta energía”?
¿Por qué la glicolisis o la cadena respiratoria requieren muchos pasos intermediarios?
https://www.slideshare.net/guestfa86f4/para-qu-sirve-la-fsica
https://www.slideshare.net/guestfa86f4/para-qu-sirve-la-fsica
https://www.slideshare.net/guestfa86f4/para-qu-sirve-la-fsica
https://www.slideshare.net/guestfa86f4/para-qu-sirve-la-fsica
https://www.slideshare.net/guestfa86f4/para-qu-sirve-la-fsica
https://www.slideshare.net/guestfa86f4/para-qu-sirve-la-fsica
caloría: calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua 1º C (de 14,5 a 15,5º C ) a 1 atm de presión.
1Kcal = 1 Cal = 1000 cal 
1Mcal = 1000 Kcal
joule: energía necesaria para desplazar una masa de un kilogramo una distancia de un metro con una aceleración de un metro/segundo
1 Cal = 4.184 Joules
UNIDADES CUANTIFICADORAS DE ENERGÍA
9
Termodinámica
Parte de la física en que se estudian las relaciones entre el calor y las restantes formas de energía*
Sistema: se refiere a la materia incluida en una región definida del espacio.
Entorno: Toda la materia del universo restante.
Las leyes de la termodinámica rigen el comportamiento de
los sistemas bioquimicos
*RAE
10
LAS LEYES DE LA TERMODINAMICA
Ley cero: «Si se pone un objeto con cierta temperatura en contacto con otro a una temperatura distinta, ambos intercambian calor hasta que sus temperaturas se igualan»
Primera ley: La energía total del Universo se mantiene constante. No se crea ni se destruye, sólo se transforma
Segunda ley: para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
Tercera ley: La entropía de un sistema se aproxima a un valor constante cuando la temperatura se aproxima al cero absoluto.
11
LAS LEYES DE LA TERMODINAMICA
Ley cero: «Si se pone un objeto con cierta temperatura en contacto con otro a una temperatura distinta, ambos intercambian calor hasta que sus temperaturas se igualan»
Primera ley: La energía total del Universo se mantiene constante. No se crea ni se destruye, sólo se transforma
Segunda ley: para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
Tercera ley: La entropía de un sistema se aproxima a un valor constante cuando la temperatura se aproxima al cero absoluto
12
LA PRIMERA Y SEGUNDA LEYES DE LA TERMODINÁMICA, RIGEN EL COMPORTAMIENTO DE LOS SISTEMAS BIOQUÍMICOS
Primera ley de la termodinámica o principio de conservación de la energía: "La energía total del Universo se mantiene constante. No se crea ni se destruye, sólo se transforma“
La energía total de un sistema y su entorno permanece constante.
La primera ley implica que cualquier energía liberada en la ruptura de enlaces químicos pueda utilizarse para romper otros enlaces, se libere como calor, o se almacene de alguna otra manera
Eentra- Esale= Esistema
13
Segundo principio de la termodinámica: para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero.
El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico
Entropia (S), una medida del nivel de libertad o desorden de un sistema.
La entropía puede disminuir localmente (al formarse estructuras ordenadas) solo si en otras partes del universo aumenta en una magnitud igual o superior. Su disminución local viene con frecuencia acompañada por la liberación de calor, el cual aumenta la entropía del ambiente.
14
15
La entropía en el cero absoluto será exactamente cero.
Tercera ley: La entropía de un sistema se aproxima a un valor constante cuando la temperatura se aproxima al cero absoluto-
En cualquier transformación isotérmica que se cumpla a la temperatura del cero absoluto, la variación de la entropía es nula: Independientemente de las variaciones que sufran otros parámetros de estado cualquiera.
La energía libre de Gibbs (G) de un sistema es la energía utilizable, la reacción será posible sin añadir energía, si la variación de energía entre los reactantes y los productos es negativa, es decir, si se libera energía
G = Gfinal - G inicial
Reacción exergónica: Cuando el ΔG es negativo. La reacción ocurre espontáneamente
Sistema en equilibrio: Cuando ΔG es cero. La reacción no tiene lugar.
Reacción endergónica: Cuando el ΔG es positivo, la reacción ocurre solo si hay aporte de energía libre
El ΔG de una reacción solo depende de la diferencia entre el ΔG de los productos y el de los reactantes independientemente del camino de la transformación.
El ΔG no proporciona información sobre la velocidad de la reacción
17
ENERGÍA LIBRE (G)
ΔG0’ = Cambio de energía libre estandar, 
Para una reacción química, ΔG puede determinarse a partir de la constante de equilibrio de una reacción (K)
A + B C + D Keq = [C][D]/[A][B]
En condiciones estándar de Presión y temperatura
ΔG° = – RT(ln K)
La representación de ° se refiere a las condiciones estándar que son 1 atmósfera y 25°C o 298 K de temperatura. 
ΔG cuando las condiciones no son estándar:
ΔG = ΔG° + RT(ln K)
18
ENERGÍA LIBRE (G)
A + B C + D
ΔG = ΔGo + RT ln ( [C] [D]/[A] [B] )
ΔGo = Cambio de energía libre estándar.
R = Constante de los gases 
 = 8.315 KJ/mol.K
 = 1.987 Kcal/mol.K
CAMBIO DE ENERGÍA LIBRE (ΔG)
T 	 = Temperatura absoluta (=273oC)
[A] [B] [C] [D] = Concentraciones molares de los reactantes
ΔG = ΔGo + RT ln K 
 ΔGo ‘ = ΔGo a pH 7
En equilibrio:
0 = ΔGo’ + RT ln K
ΔGo’ = - RT ln Ko’ 
K = ([C] [D]/[A] [B])
ΔGo’ = - 2.303 RT log Ko’ 
19
19
CAMBIO DE ENERGÍA LIBRE (ΔG)
Ejemplo
G-1-P G-6-P
En condiciones de equilibrio, a pH 7 y 25 0C
G-1-P = 0.001M
G-6-P = 0.019 M
Calculando :
Keq = 0.019/0.001
Keq = 19
ΔGo’ = - 2.303 x 1,987 x 298 x log 19
ΔGo’ = -1.3 Kal/mol
Reacción exergónica, ESPONTANEA
20