1-METABOLISMO Y BIOENERGÉTICA-Parte 2

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Metabolismo y Bioenergética
Contenidos
Bioenergética. Leyes de la termodinámica: entalpía, 
entropía y energía libre de Gibbs. Procesos 
endergónicos y exergónicos, acoplamiento de 
reacciones
1
Parte 2/3
Facultad de Ciencias Naturales 
Cátedra de Química Biológica
Dra. Adriana E. Alvarez
2
BIOENERGÉTICA: LEYES DE LA TERMODINÁMICA: ENTALPÍA, ENTROPÍA, ENERGÍA LIBRE DE GIBBS
Leyes de la termodinámica
1°: La energía total del universo permanece constante
2°: La entropía (S) del universo va en aumento
ΔG = ΔH – T. ΔS
ΔG, Cambio en energía libre de Gibbs: 
• Mide la fracción de energía disponible para realizar trabajo.
• En equilibrio químico ΔG = 0
• Predice si una reacción es favorable
ΔH, cambio en la entalpía: 
• Mide el cambio de calor entre reactivos y productos. 
• No predice si la reacción es favorable.
ΔS, cambio en la entropía: 
• Mide el cambio en el desorden de reactivos y productos. 
• No predice si la reacción es favorable.
Greacción = Gfinal - Ginicial
G = 0 (sistema muerto)
G ≠ 0 (sistema vivo)
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS PREDICE SI UNA REACCIÓN ES FAVORABLE TERMODINAMICAMENTE
PROCESOS ENDERGÓNICOS Y EXERGÓNICOS 
3
Greacción = Gproductos - Greactivos
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
En
er
gí
a
lib
re
 d
e 
G
ib
b
s 
kc
al
/m
o
l
tiempo →
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
En
er
gí
a
lib
re
 d
e 
G
ib
b
s 
kc
al
/m
o
l
tiempo →
Greacción = Gfinal - Ginicial
Gr = 3 - 5 = -2 kcal/mol Gr = 5 - 3 = 2 kcal/mol
G < 0 G > 0A → B A ← B
Exergónico Endergónico
A
A
B
B
EL ACOPLAMIENTO DE REACCIONES ES UN ESTRATEGIA CELULAR
4
G < 0 +
0
1
2
3
4
5
6
En
er
gí
a 
lib
re
 d
e 
G
ib
b
s
tiempo →
0
1
2
3
4
5
6
En
er
gí
a 
lib
re
 d
e 
G
ib
b
s
tiempo →
En serie En paralelo
A B C A B
C D
ε
CalorCalor
A
B
C
D
A
B B
C
G > 0 = G < 0
G < 0
G > 0
G < 0
EJEMPLO DE ACOPLAMIENTO DE REACCIONES
5
0
1
2
3
4
5
6
En
er
gí
a 
lib
re
 d
e 
G
ib
b
s
tiempo →
En paralelo
A B
C D
Calor
A
B
C
D
G < 0
G > 0
G < 0
A + B C + D
ATP + H2O ADP + Pi G = - 7,3 kcal/mol
Glucosa + Pi Glucosa-6P + H2O G = + 3,3 kcal/mol
Glucosa + ATP Glucosa-6P + ADP G = - 4 kcal/mol
EN SISTEMAS BIOLÓGICOS: ENERGÍA LIBRE DE GIBBS
A + B C + D
Se usan tablas que tienen los 
valores medidos de las 
principales reacciones 
bioquímicas en condiciones 
estándar: 
✓ T= 298 K (25°C) 
✓ P= 1 atm 
✓ [soluto]= 1 M 
✓ pH= 7,0
Q<1 →G < 0
Q>1 →G > 0
Q=1 →G = 0
A + B C + DAGREGANDO 
REACTIVOS
ELIMINANDO 
PRODUCTOS
Para calcular el cambio en la energía libre estándar prima (G°’)
G°’= - R T ln Keq
Para calcular G real de la reacción
El G da el criterio de espontaneidad, que dependerá del número de moles presentes en la célula. 
G real = G°’ + 2,303 R T log [C] [D]/ [A] [B] 
o bien: G real= G°’ + R T ln [C] [D]/ [A] [B]
En el equilibrio Keq = [C] [D] / [A] [B] G°´
En no equilibrio Q = [C] [D] / [A] [B] G ≠ 0 (sistema vivo)
Keq=[C] [D]/ [A] [B]
G°’reacción =G°’productos - G°’reactivos
Keq < 1 G°’ (+)
Keq = 1 G°’ (0)
Keq > 1 G°’ (-)
Metabolismo y Bioenergética
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Parte 2/3
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Cátedra de Química Biológica
Dra. Adriana E. Alvarez
FIN PARTE 2