BIOQUIMICA

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Biología 
celular 
Bioquímica 
Genética 
Inmunología 
Microbiología 
Farmacología 
Fisiología 
Bioquímica: 
Es el estudio de la química de la vida 
Objetivos de la bioquímica 
1. Estudiar las estructuras químicas y tridimensionales de 
las moléculas biológicas y sus interacciones. 
2. Estudiar los mecanismos empleados por las células para 
la síntesis y degradación de las moléculas biológicas. 
3. Estudiar los medios empleados por la célula para la 
conservación y utilización de la energía. 
4. Estudiar los mecanismos que organizan y coordinan las 
actividades de las moléculas biológicas. 
5. Estudiar el almacenamiento, transmisión y expresión de 
la información genética. 
Importancia de la Bioquímica 
en el campo de la Veterinaria 
Clínico: 
 Herramienta para conocer el estado fisiológico o 
patológico del animal 
 Fundamento de técnicas de laboratorio 
 Metabolismo de Fármacos, hormonas y toxinas 
Producción: 
 Conocimiento del metabolismo de carbohidratos, lípidos y 
proteínas, permite el mejor balance de energía y 
nutrientes en las dietas: 
Proporciona las bases para el manejo eficaz de especies 
zootécnicas. 
Producción de alimentos de origen animal 
 Clonación, manipulación genética de especies: razas de 
mayor capacidad productiva. 
 Desarrollo y modificación de productos de origen animal 
Biotecnología: 
Origen de la vida 
El mundo prebiótico: 
La materia viva está formada por un numero relativamente 
pequeño de elementos: 
C, H, O, N, P, Ca y S 97% peso seco 
B, F, Al, Si, V, Cr, Mn, 
Fe, Co, Ni, Cu, As, Zn, 
Se, Br, Mo, Cd, I y W 
Minerales trazas 
Moléculas 
orgánicas 
UV 
CH4, NH3, 
H2O, H2 
Sulfuros 
metálicos 
Fumarolas 
hidrotermales 
oceánicas 400 °C 
Moléculas biológicas 
altamente variables 
Compuestos con Oxígeno 
Grupo funcional Estructura Fórmula Naturaleza química 
Hidroxilo (alcohol) R – O – H R – OH Polar 
Carbonilo 
Aldehído 
CPrimario 
R – C 
H 
O 
R – COH 
Cetona 
CSecundario R – C – R’ 
–
 
–
 O 
R – CO – R’ 
Carboxilo R – C 
OH 
O 
R – COOH 
Éster 
R – C – O – R’ 
–
 
–
 O 
R – COO – R’ 
Polar 
Polar 
Polar 
No Polar 
Grupos funcionales comunes en Bioquímica 
Compuestos con Nitrógeno 
Grupo funcional Estructura Fórmula Naturaleza química 
Amino 
Primaria R – N 
H 
H 
R – NH2 
Secundaria 
R – C – R’ 
–
 H 
R – NH – R’ 
Imino R – C 
H 
NH 
R – CH = NH 
Amido R – CO – NH2 
Polar 
Polar 
Polar 
Polar R – C – 
–
 
–
 O 
N 
H 
H 
Grupos funcionales comunes en Bioquímica 
Compuestos con Fósforo ó Azufre 
Grupo funcional Estructura Fórmula Naturaleza química 
Fosforilo R – OPO3H2 
R – S – H 
Sulfurilo 
Polar 
Polar 
Polar 
R – O – P – OH 
–
 
–
 O 
OH 
R – OSO3H 
Sulfhidrilo (Tiol) R – SH 
R – O – S – OH 
–
 
–
 O 
O 
–
 
–
 
Grupos funcionales comunes en Bioquímica 
Enlaces covalentes comunes en Bioquímica 
Éter Hidroxilo + hidroxilo R – OH + R’–OH R – O – R’ 
Éster 
Carboxilo + hidroxilo R–COOH + R’–OH R – C – O – R’ 
–
 
–
 O 
Carboxilo + sulfhidrilo R–COOH R’–SH R – C – S – R’ 
–
 
–
 O 
Sulfurilo + hidroxilo 
Fosforilo + hidroxilo R’ – OH 
R’ – OH R – O – S – O – R’
– –
O
O
––
R – O – S – O – R’
– –
O
R – O – S – O – R’
– –
O
O
––
R – O – S – OH
– –
O
O
––
R – O – S – OH
– –
O
R – O – S – OH
– –
O
O
––
+ 
R – O – P – OH
– –
O
OH
–
R – O – P – OH
– –
O
R – O – P – OH
– –
O
OH
–
+ R – O – P – O – R’
– –
O
OH
–
R – O – P – O – R’
– –
O
R – O – P – O – R’
– –
O
OH
–
+ 
Nombre Grupos funcionales Reacción 
Enlaces covalentes comunes en Bioquímica 
Carboxilo + carboxilo + A
n
h
í
d
r 
i
d
o
s 
Carboxilo + fosforilo R–COOH + 
Carboxilo + amino 
Fosforilo + fosforilo 
+ 
R – O – P – OH
– –
O
OH
–
R – O – P – OH
– –
O
R – O – P – OH
– –
O
OH
–
+ 
Nombre Grupos funcionales Reacción 
R–COOH R–COOH C – R’
– –
O
R – C – O –
– –
O
C – R’
– –
O
R – C – O –
– –
O
R – C – O –
– –
O
R – O – P – OH
– –
O
OH
–
R – O – P – OH
– –
O
R – O – P – OH
– –
O
OH
–
R – C – O
– –
O
– P – O – R 
– –
O
OH
–
R – C – O
– –
O
– P – O – R 
– –
O
OH
–
– P – O – R 
– –
O
– P – O – R 
– –
O
OH
–
R – O – P –
––
O
OH
–
O – P – O – R 
– –
O
OH
–
R – O – P –
––
O
OH
–
O – P – O – R 
– –
O
OH
–
R – O – P – OH
– –
O
OH
–
R – O – P – OH
– –
O
R – O – P – OH
– –
O
OH
–
Amida R–COOH R’ – N 
H 
H 
R – C – N – R’
– –
O
–
H
R – C – N – R’
– –
O
–
H
Enlaces covalentes comunes en bioquímica 
+ 
G
l
u
c
o
s
í
d
i 
c
o 
Sulfhidrilo + sulfhidrilo 
CANOMERICO + amino 
+ 
+ 
Nombre Grupos funcionales Reacción 
Disulfuro R–SH R’–SH R – S – S – R’ 
CANOMERICO + hidroxilo 
R’ – N 
H 
H 
Reactividad de las moléculas biológicas 
Centros nucleófilos Son grupos ricos en electrones y pueden tener 
cargas negativas (aniones), pares de electrones 
no compartidos y pueden cederlos a grupos 
cargados positivamente (déficit de electrones) 
Centros electrófilos Incluye a moléculas cargadas positivamente 
(cationes), moléculas neutras con átomos sin el 
octeto completo o con enlaces muy polarizados 
por lo cual aceptan electrones del sustrato. 
Atacan a partes de moléculas con déficit de 
electrones 
CN¯ 
Cl¯ 
HO¯ 
Atacan zonas con alta densidad electrónica 
(dobles o triples enlaces) 
H+ 
+NO2 
+NO 
Na+ 
NH3 
R – OH 
H2O 
ClAl3 
SO3 
Reacciones Bioquímicas 
Reacciones de sustitución nucleófila 
Reacciones en donde se sustituye un átomo o grupo por otro. 
Ej.: reacciones de hidrólisis. 
HÖH 
CH2 – O – C – R 
CH2 – O – C – R’’ 
R’ – C – O – C – H 
O 
O 
O 
–
 
–
 
–
 
–
 
–
 
–
 
–
 
–
 
CH2 – OH 
CH2 – O – C – R’’ 
R’ – C – O – C – H 
O 
O 
–
 
–
 
–
 
–
 
–
 
–
 
HO – C – R 
O 
–
 
–
 
+ 
+ 
El átomo del oxígeno de una molécula de agua es el nucleofilo 
y el grupo carbonilo de un éster, una amida o un anhidrido 
es el electrófilo 
Reacciones de eliminación: 
Reacciones en donde se eliminan átomos de una molécula y 
se forma un doble enlace. 
Ej.: reacciones de desaturación. 
Otros productos de las reacciones de eliminación son el 
amoníaco, aminas y alcoholes 
Enolasa 
H2O 
– O–
O
C
H – C – O – P 
CH2OH
– O–
O
C
C – O – P 
CH2
Reacciones de condensación: 
Reacciones en las que participan diferentes grupos funcionales 
polares y la formación de un enlace covalente va a liberar una 
molécula de agua. 
Ej.: reacciones de polimerización o síntesis de macromoléculas 
(polisacáridos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos) 
C
COOH
H
HH2N C
COOH
CH3
HH2N
C
COOH
CH3
HN
C
C
H
HH2N
O
H
HOH
+ 
Reacciones de oxidorreducción (redox): 
Reacciones en la que se producen transferencias de 
electrones desde un donador (agente reductor) a un aceptor 
(agente oxidante). El primero se oxida y el segundo se reduce. 
 
En las reacciones biológicas redox, los electrones se 
transfieren a aceptores electrónicos como el NAD+/NADH 
(Dinucleótido de nicotinamida y adenina en sus formas 
oxidada/reducida) 
COO¯
CH2
CH2
COO¯
O = C
COO¯
CH2
CH2
COO¯
H3N
+– CH 
+ NH4+ 
NAD(P)H + H+ 
H2O + 
Glutamato 
deshidrogenasa 
NAD(P)+ 
Flavobacterias 
Cianobacterias 
Bacterias púrpuras Gram positivos 
Thermoproteus 
Methanococcus 
Halófilos 
Mohos del lodo 
Animales 
Hongos 
Plantas 
Ciliados 
Flagelados 
Microsporidios 
Voet et al., 2005. Fundamentos de Bioquímica 
Árbol filogenético 
Bacterias 
Archaea 
Eukarya 
Célula 
Célula Procariota 
Es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo 
Célula Eucariota 
METABOLISMO 
Alimento 
Polisacáridos Proteínas Lípidos 
glucosa aminoácidos 
ácidos 
grasos 
Absorción 
Digestión 
Transporte 
Metabolismo 
aminoácidos 
ácidos grasos 
glucosa 
Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas (anabólicas y 
catabólicas) que suceden en las células de los seres vivos. Puede 
subdividirseen las siguientes categorías: 
Anabolismo: Conjunto de reacciones bioquímicas de síntesis de 
moléculas complejas a partir de moléculas simples, con consumo 
de energía. 
Catabolismo: Conjunto de reacciones bioquímicas en donde las 
moléculas complejas se degradan a moléculas simples liberando 
energía. 
Rutas Anfibólicas: Conjunto de reacciones bioquímicas cuyos 
intermediarios pueden ser punto de partida para la síntesis de 
moléculas mas complejas o productos de la degradación de 
moléculas más complejas. 
Ruta: Es una secuencia específica de reacciones. 
Nutrientes: 
Carbohidratos 
Proteínas 
Lípidos 
Energía 
Química 
Energía calórica y 
productos finales 
CO2 
H2O 
NH3 
Moléculas 
precursoras de 
Aminoácidos 
Azúcares 
ácidos grasos 
bases 
nitrogenadas 
Macromoléculas: 
Proteínas 
Polisacáridos 
Lípidos 
Ácidos nucleicos 
Catabolismo 
ATP 
NADH 
NADPH 
FADH2 
ADP+Pi 
NAD+ 
NADP+ 
FAD 
Anabolismo 
Visión general del metabolismo 
Generación de energía 
Oxidativo-degradativo 
Propósito 
Naturaleza 
del proceso 
Energética 
Moléculas 
iniciales 
Productos 
finales 
Formación de compuestos 
Reductivo - sintético 
Rinde energía 
Altamente variables, 
estructuras complejas 
Relativamente pocos, 
estructuras simples 
Usa energía 
Altamente variables, 
estructuras complejas 
Relativamente pocos, 
estructuras simples 
Catabolismo Anabolismo 
Catabolismo Vs Anabolismo 
28 
Oxaloacetato 
Citrato 
CO2 
CO2 
Acetil-CoA Piruvato Glucosa Glucogeno 
Almidón 
Sacarosa 
Alanina 
Serina 
Fenilalanina 
Leucina 
Isoleucina 
Ácidos grasos Triacilgliceroles 
Fosfolípidos 
Acetoacetil-CoA Cuerpos cetónicos 
Ácidos grasos Triacilgliceroles 
Fosfolípidos CDP-diacilglicerol 
Mevalonato 
Isopentenil 
pirofosfato 
Colesterol 
Ácidos 
biliares 
Hormonas 
esteroideas 
Ésteres de 
colesterol 
CATABOLISMO: 
Rutas convergentes 
ANABOLISMO: 
Rutas divergentes ANFIBÓLICA: 
Ciclo de Krebs (Ruta cíclica) 
Rutas metabólicas 
Eicosanoides 
Objetivo específico Nro. 2: Comprender las principales características 
bioquímicas del agua. 
IMPORTANCIA DEL AGUA 
*Disolvente de una amplia gama de moléculas orgánicas e 
inorgánicas 
*Prácticamente todas las moléculas biológicas toman su 
configuración nativa en respuesta a las propiedades físicas 
y químicas del agua que las rodea. 
*Es el medio para la mayoría de las reacciones bioquímicas: 
Los reactivos y productos de las reacciones metabólicas, los 
nutrientes, así como los productos de desechos, dependen 
del agua para transportarse dentro de las células y entre 
ellas. 
*Participa activamente en muchas reacciones químicas que 
hacen posible la vida, con frecuencia sus iones (H+ y OH–) 
son los verdaderos reactivos. 
O 
H H 104,45° 
 
+ 
+ 
O 
H H 
El oxígeno atrae con mayor fuerza el 
electrón de cada átomo de Hidrógeno, 
porque es mas electronegativo (3,44 
Pauling vs 2,2 Pauling del átomo de 
hidrógeno) 
una molécula con carga eléctrica distribuida de 
manera asimétrica en toda su estructura 
El agua es un dipolo 
Puentes de hidrógeno 
Puentes de 
hidrogeno 
 
 
 
Puente de 
hidrógeno 
0,177nm 
Enlace 
Covalente 
0,0965nm 
Agua en estado líquido 
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL 
AGUA 
1. Alto calor específico (1 cal/g) 
2. Alto calor de Fusión (80 cal/g) 
3. Alto calor latente de evaporación (540 cal/g) 
4. Alta conductividad térmica 
5. Alta Tensión superficial 
6. Densidad 
7. Disolvente de moléculas anfipáticas 
8. Disolvente de sales cristalizadas y otros compuestos 
iónicos 
Interacciones reversibles de 
Biomoléculas 
1. Puentes de hidrógeno: 
Es la interacción que se establece cuando un átomo de Hidrógeno, 
unido covalentemente con un átomo electronegativo (O, N), es atraído 
por un átomo electronegativo de un grupo vecino a una distancia y 
orientación optima 
Guanina Citosina 
2. Interacciones electrostáticas o iónicas: 
Se producen entre átomos o grupos cargados. Cargas opuestas se 
atraen (puentes salinos) y cargas iguales se repelen. 
Las interacciones iónicas son una característica importante de 
muchos procesos biológicos: plegamiento de proteínas, catálisis 
enzimática, reconocimiento molecular. 
Interacciones reversibles de Biomoléculas 
Na + Cl Cl¯ Na
+ 
La mayoría de los puentes salinos en las biomoléculas se forman 
en depresiones relativamente exentas de agua. 
Interacciones reversibles de Biomoléculas 
3. Fuerzas de van der Waals: 
Son interacciones electrostáticas transitorias débiles que se producen 
entre dipolos permanentes y/o inducidos. 
a. Interacciones dipolo - dipolo 
Se producen entre moléculas que contienen átomos 
electronegativos, hacen que las moléculas se orienten a sí misma 
b. Interacciones dipolo – dipolo inducido 
Un dipolo permanente induce un dipolo transitorio en una molécula 
cercana al distorsionar su distribución electrónica 
Se producen entre moléculas que contienen átomos 
electronegativos, hacen que las moléculas se orienten a sí misma 
c. Interacciones dipolo inducido – dipolo inducido 
Interacciones reversibles de Biomoléculas 
4. Interacciones hidrofóbicas: 
Ocurren entre moléculas y grupos funcionales no polares. La fuerza que 
mantiene unidas a las moléculas apolares o hidrofóbicas se basa en la 
tendencia a expulsar el agua de su entorno, debido a su repulsión con 
los grupos polares del agua 
Propiedades disolventes del agua 
El agua es un disolvente biológico ideal. Disuelve con facilidad una 
gran diversidad de constituyentes de los seres vivos 
Moléculas hidrófilas: 
Son todas aquellas moléculas solubles en agua. Sales (NaCl), 
sustancias orgánicas con grupos ionizables (carboxilos, amino, fosforilo, 
sulfurilo) y muchas sustancias orgánicas con grupos polares neutros 
(aldehídos, cetonas y alcoholes) 
Moléculas hidrófobas: 
Son moléculas apolares insolubles en agua 
Moléculas anfipáticas: 
Son moléculas que poseen grupos polares y apolares, cuando se 
mezclan con el agua forman estructuras denominadas micelas 
Osmosis 
Es el proceso espontáneo por el cual las moléculas del disolvente 
pasan a través de una membrana semipermeable desde una 
disolución menor concentración de soluto a una de mayor 
concentración 
Presión osmótica: 
Es la presión que se requiere para detener el flujo neto de 
agua a través de la membrana 
= presión osmótica (atm) 
i= factor de van’t Hoff (refleja la ionización de los solutos) 
M= molaridad (moles/litro) 
R= constante de los gases (0,082 L•atm/K•mol) 
T= temperatura Kelvin (273 + °C) 
= iMRT 
Presión osmótica y cambios volumen 
celular 
Solución Hipertónica Solución isotónica Solución hipotónica 
Ionización del agua 
H2O H+ + OH¯ 
[H+] [OH¯ ] = = 1 x 10-7M 
pH = – log [H+] 
•Disoluciones con exceso de OH 
•Disolución con cantidades iguales de H+ y OH 
•Disoluciones con exceso de H+ 
Neutras 
Ácidas 
Básicas 
[H+] varían entre 100 y 10-14M 
Ácidos, bases y pH 
Ácido: Sustancia donadora de iones de hidrógeno (H+) 
Base: Sustancia que acepta iones de hidrógeno (H+) 
Ácidos débiles: 
HCl H+ + Cl– 
NaOH Na+ + OH– 
CH3 – COOH CH3 – COO
– + H+ 
Ka = 
[H+] [A–] 
[HA] 
> Ka Tiende a su completa 
disociación 
pKa = – logKa 
< pKa 
el ácido es mas fuerte 
Solución concentrada de NaOH 
Limpiador de hornos 
Leche de magnesia 
Agua de mar 
Sangre 
Agua pura 
Orina, leche, saliva 
Café negro, Agua de lluvia 
Tomates, uvas 
Vinagre, vino, zumo de naranja, 
escabeche 
Zumo de limón 
Ácido del estómago 
Solución concentrada de HCl 0 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
11 
12 
13 
14 
Adaptado de McKee y McKee, 2003 
B 
A 
S 
I 
C 
I 
D 
A 
D 
A 
C 
I 
D 
E 
Z 
Escala de pH y pH de los líquidos más comunes 
Amortiguador proteína: 
Las proteínas contienen varias clases de grupos ionizables en las 
cadenas laterales de los aminoácidosque la conforman, los cuales 
pueden ceder o aceptar protones. 
Amortiguador fosfato: 
Un amortiguador importante en los líquidos intracelulares donde su 
concentración es alrededor de 75 mEq/L. 
Amortiguador Bicarbonato: 
A pesar de que su concentración en sangre es baja y de que opera al 
limite de su poder amortiguador, es un sistema amortiguador 
importante debido a que sus concentraciones pueden regularse. 
HPO4
–2 + H+ H2PO4
– 
Amortiguadores fisiológicos 
CO2 + H2O H+ + HCO3
– 
• [CO2]  cambios de velocidad de respiración 
• [HCO3
–]  excreción renal de H+ o HCO3
– 
H2CO3 
DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL CUERPO ANIMAL 
El agua corporal está repartida en dos sistemas: 
2. En el exterior de la células (16 - 20 %). De esta el 15 % liquido 
intersticial y 5 % al plasma 
El agua representa 
1. En el interior de la célula, aproximadamente el 30 - 40 % del peso 
corporal 
84 % del tejido nervioso 
73 % del hígado 
71 % de la piel 
60 % tejido conectivo 
30 % tejido adiposo 
99 % del plasma, saliva o los jugos gástrico 
1. Agua de bebida 
FUENTES DE AGUA PARA EL ANIMAL 
• Los forrajes verdes y los ensilados contienen 70-
90% de agua 
• Los alimentos secos como los concentrados y el 
heno, contienen entre el 7% y el 15% de agua 
3. Agua metabólica 
2. Agua contenida en 
los alimentos 
49 
Producción de agua metabólica 
Los carbohidratos producen mayores cantidades de agua 
metabólica por Kcal de energía metabolizable (EM) producida. Por 
ello, en condiciones de privación de agua, es indicado la ingestión 
de carbohidratos. 
Nutriente 
Carbohidrato 
Proteína 
Lípido 
Agua 
Metabólica g/g 
0,56 
0,40 
1,07 12,0 
10,0 
14,0 
Agua/100 Kcal 
(g) 
Valor 
energético 
4 kcal/g 
4 kcal/g 
9 kcal/g 
Regulación hídrica (Osmo regulación) 
Relación entre las ganancias y pérdidas de agua 
Ganancias de agua Pérdidas de agua 
1. Agua de bebida 
2. Agua de los alimentos 
3. Agua metabólica 
5. Lactación 
1. Respiración 
2. Micción 
3. Defecación 
4. Sudoración 
Equilibrio del agua 
debe ser regulado finamente 
EFECTOS DE LA RESTRICCIÓN DE AGUA 
• Disminución del consumo de alimento y de las perdidas 
fecales totales 
• Disminución del metabolismo 
• Disminución de la excreción urinaria 
• Aumento de la concentración de sólidos en la orina 
• Disminución del ritmo respiratorio 
• Disminución del peso vivo 
• Deshidratación exhaustiva 
• Muerte 
 
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO HÍDRICO 
Deshidratación 
• Condición en la cual el cuerpo pierde suficiente líquido 
como para funcionar correctamente. 
• Puede ser causada por una pérdida excesiva de agua del 
organismo a consecuencia de vómito, diarrea, poliuria, 
diaforesis excesiva. 
• La pérdida exagerada de agua, se relaciona con múltiples 
manifestaciones patológicas como: Cefalea, mareo, tos, 
vómito pérdida de peso, cambios de estado de ánimo e 
inversión en el patrón de sueño. 
♣ Intracelular: 
• Hiponatremia 
• Depresión de los sistemas 
metabólicos de los tejidos. 
• Falta de nutrición suficiente de 
las células. 
♣ Extracelular: 
• Disminución de la presión 
osmótica. 
• Obstrucción linfática. 
• Incremento de la presión 
hidrostática. 
• Aumento de la permeabilidad 
capilar. 
Edematización 
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO HÍDRICO 
Objetivo específico Nro. 3. Describir los principios de la termodinámica y 
su aplicación en los organismos 
Introducción 
Los seres vivos están constituidos por miles de compuestos orgánicos distintos 
(moléculas sencillas  moléculas complejas). 
Todas estas moléculas están constituidas por los mismos elementos que 
constituyen la materia inerte, y se rigen por los mismos principios de la física y 
la química: Leyes de la termodinámica. 
Organizados a su vez, en acumulaciones macromoleculares en extremo 
complejas. 
¿De qué manera funciona una enzima? 
¿Qué papel desempeña el ATP dentro del metabolismo? 
¿Qué fuerzas mantienen la estructura tridimensional nativa de una proteína en 
solución? 
Es la rama de la termodinámica que estudia las 
transformaciones y transferencias de energía en las 
reacciones bioquímicas. 
Bioenergética 
Es la ciencia que investiga las transformaciones energéticas 
que acompañan a los cambios físicos y químicos de la 
materia. 
Termodinámica 
Estudia los cambios que se desarrollan al pasar un sistema 
desde el estado inicial a otro final, sin importar el camino 
seguido durante la transición o el tiempo requerido para 
que ocurra dicho cambio. 
Describe y relaciona las propiedades físicas de la materia y 
sus intercambios de energía. 
Tipos de Energía: 
• Lumínica 
• Química 
• Mecánica 
• Eléctrica 
• Calórica 
 
Es la capacidad de producir cambio y se mide por la 
cantidad de trabajo realizado durante este período de 
cambio. 
Energía 
La presencia de energía solo se revela cuando se ha 
producido un cambio. 
Origen de la Energía 
Atmósfera 
Energía 
química 
Energía 
Lumínica 
Energía 
química 
CO2 
Descomposición por 
microorganismos 
Restos orgánicos 
Restos orgánicos Restos orgánicos 
Flujo de la energía y ciclo de la materia 
Respiración 
Respiración 
Respiración 
R
e
s
p
ir
a
c
ió
n
 
Calor 
Flujo de la Energía 
Energía solar 
PLANTAS 
(cloroplastos, fotosíntesis) 
6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 
Energía química 
ANIMALES HERBÍVOROS 
Energía química 
ANIMALES CARNÍVOROS 
E. Química E. Mecánica E. Eléctrica E. Lumínica E. Calórica 
Se define de acuerdo al interés del 
investigador 
Es la parte del universo cuyo cambio 
observamos 
Sistema: 
Ejemplos: una célula, un tejido, el 
metabolismo, una población, el planeta, 
etc. 
62 
63 
64 
65 
Nombra Una Estrella 
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Si quieres algo, sólo 
tienes que ir a por ello 
Astronomia 
Educativa 
 Univer
so 
Sistema 
Solar 
Tierra y 
Luna 
 Histor
ia 
 Lectur
as 
 Persona
jes 
 Glosar
io 
 
66 
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Todo lo que rodea al sistema que sea 
relevante para el cambio 
Entorno 
UNIVERSO = SISTEMA + ENTORNO67 
Cerrado: Sólo intercambia ENERGÍA con el 
entorno. 
Abierto: Existe intercambio de MATERIA Y 
ENERGÍA entre el sistema y el entorno. 
Tipos de Sistemas: 
Aislado: No intercambia ENERGÍA y/o 
MATERIA con el entorno. 
Consumen nutrientes de su 
entorno (materia y energía) y 
liberan a él productos de 
desecho. 
Los seres vivos son sistemas 
Abiertos 
En cualquier transformación física o química, la 
cantidad total de energía del universo permanece 
constante 
1a LEY DE LA TERMODINÁMICA 
(Ley de la conservación de la energía) 
La energía no se crea ni se destruye 
 solo se transforma 
E = Energía cinética + Energía potencial 
Energía total o Energía interna (E) 
La cantidad total de energía de un sistema y su 
entorno, viene determinada por vibración, 
rotación, traslación de las moléculas y su 
energía de enlace. 
Se pueden medir las variaciones de sus 
componentes 
Formas de medir la Energía Total 
o Energía Interna (E) del Sistema 
E = Energía final - Energía inicial 
E = E productos - E reaccionantes 
 = Cambio o variación 
Trabajo (w) hacia o desde el sistema 
Calor (q) hacia o desde el sistema 
Formas de intercambio de Energía 
entre el sistema y su entorno 
Cuando el sistema y su entorno tienen 
temperaturas diferentes 
Cuando una fuerza mueve un objeto 
 E = q – w 
 E = Variación de energía del sistema 
q = Calor del entorno absorbido por el sistema 
w = Trabajo realizado por el entorno sobre el 
sistema 
(trabajo biológicamente útil) 
74 
Variación de energía del sistema 
La entalpía (H) o calor interno del sistema a 
presión constante 
La variación de entalpía de un sistema (H) expresa la 
cantidad de energía que un sistema puede intercambiar 
con su entorno. 
En los sistemas bioquímicos, en donde la presión y el 
volumen es constante, las variaciones de entalpía son 
iguales al calor ganado o perdido por el sistema 
H = E 
H  0 
H > 0 
H = 0 
La reacción o proceso desprende calor al entorno 
La reacción o proceso absorbe calor del entorno 
No se intercambia calor con el entorno 
Cuando: 
H es negativa (-) la reacción es exotérmica 
H es positiva (+) la reacción es endotérmica 
La reacción o proceso es isotérmico 
HR 
HP 
Calor 
Proceso exotérmico 
H = HP -HR 
H < 0 
En
e
rg
ía
 
 
Proceso endotérmico 
HR 
Calor 
En
e
rg
ía
 
 
HP 
H > 0 
H = HP -HR 
H reacción= H productos - H reactantes 
Calcular el ΔH de la reacción de Fotosíntesis 
6 CO2 + 6 H20 → C6H12O6 + 6O2 
 Hf (Kj/mol) 
CO2 - 393.3 
H20 - 286.2 
C6H12O6 - 1274.9 
O2 0 
H = [(-1274.9) + 6(0) ] - [6 (-393.3)+ 6(-286.2)] 
H = + 2802.1 Kj/mol 
Es endotérmica 
H = [-1274.9 + 0] - [(-2359.8)+(-1717.2)] 
H = [-1274.9] - [-4077] 
H > 0 
Reactantes Productos 
Generalmente los procesos exotérmicos son 
espontáneos o irreversibles 
Ej.: la caída de una roca, la relajación de un músculo 
No obstante: 
Existen procesos espontáneos que son 
endotérmicos 
Ej.: un trozo de hielo que se funde a temperatura 
ambiente 
80 
La entalpía no permite predecir 
La dirección de una reacción 
Se requieren otras variables 
termodinámicas 
81 
 
2a LEY DE LA TERMODINÁMICA 
El Universo tiende a la máxima entropía 
 
Suniverso = Ssistema + Sentorno 
La variación de la entropía del universo (S) 
es positiva para todos los procesos espontáneos 
ENTROPÍA: es la extensión del desorden o aleatoriedad 
del sistema y alcanza su punto máximo 
conforme alcanza el equilibrio. 
 
2a LEY DE LA TERMODINÁMICA 
 
SU > 0 
SUniverso =SSistema + SEntorno 
Proceso espontáneo 
Proceso inverso, espontáneo 
El proceso no puede ocurrir 
Permite predecir la espontaneidad y la 
dirección con que ocurre una reacción 
SU < 0 
SU = 0 
ENERGÍA LIBRE (G) 
G Variación de Energía Libre (cal) 
H 
T 
SSistema 
Variación de Entalpía (cal) 
Temperatura (°K) (°K = 273 + °C) 
Variación de Entropía (cal) 
Es la porción de la energía total que está 
disponible para realizar trabajo. “Energía útil” 
84 
G = H – T∙SSistema 
Cuando se producen cambios físicos o 
químicos con LIBERACION DE ENERGIA se 
dice que el proceso es ESPONTÁNEO 
(Irreversible) 
Cuando se requiere un APORTE constante de 
ENERGIA para mantener un cambio se está 
produciendo un proceso NO ESPONTÁNEO 
(Reversible) 
La reacción no es espontánea 
(endergónica)(procede si gana E) 
El proceso está en equilibrio 
(no ocurre ningún cambio) 
La reacción es espontánea 
(exergónica) (irreversible) 
En las reacciones bioquímicas: 
H = E 
G = H – T∙SSistema 
G  0 
G > 0 
G = 0 
Gi 
Gf 
Energía 
Proceso exergónico 
G = Gf -Gi 
G < 0 
En
e
rg
ía
 
 
A + B  C + D + Energía 
Proceso endergónico 
Gi 
Energía 
En
e
rg
ía
 
 
Gf 
G > 0 
G = Gf - Gi 
A + B + Energía  C + D 
Formas de calcular las variaciones de 
energía libre ( G) 
A partir de la H y de la S G = H - TS 
A partir de la G de formación de productos y reactantes: 
 Gf°’ = Gf°’prod - Gf°’reac 
Por aditividad G°’ = G°’1 + G°’2 
A partir de la Keq G°’ = -2,3 RT log Keq 
 R =1,987 cal/mol °K; T= (°C + 273)°K 
A partir del E0 G°’ =-n FE’0 
 F = 23,063 kcal /mol∙v o 96,500 kJ/ mol∙v 
Relación entre G y la concentración 
de los reactantes y productos 
G = Go + 2,303 RT log [Productos/Reactantes 
En el equilibrio G = 0 
Go = - 2,303 RT log Keq 
G = Go + RT ln Productos/Reactantes 
R= Constante de los gases =1,987 cal/mol x °K ó 8,31 J/mol x °K 
La reacción es exergónica 
(equilibrio desplazado a la derecha) 
La reacción es endergónica 
(equilibrio desplazado a la izquierda) 
La reacción es isoergónica 
(igual probabilidad de ir hacia la 
derecha que hacia la izquierda) 
 G = Go + 2,303 RT logKeq 
A + B  C + D 
Keq 1 
Keq <1 
Keq =1 
Reacciones acopladas 
Las reacciones endergónicas se acoplan con las reacciones 
exergónicas para poderse llevar a cabo 
Tipos de Reacciones Acopladas: 
Acoplamiento de oxido-reducción 
El producto de una reacción es el sustrato de la siguiente 
Acoplamiento energético con transferencia de grupo 
(fosfato, acilo o metilo) 
ACOPLAMIENTO ENERGÉTICO 
Procesos altamente favorecidos se combinan con 
procesos desfavorecidos para impulsar reacciones, 
transportar sustancias a través de membranas, 
transmitir impulsos nerviosos y contraer músculos. 
A  B G° = +10 kJ/mol 
C  D G° = -30 kJ /mol 
A + C  B + D G° = -20 kJ/mol 
Compuestos de alta energía 
Son intermediarios metabólicos cuyo potencial de 
transferencia de grupo es igual o inferior a -7 kcal/mol 
(-30 kJ/mol) 
Potencial de Transferencia de grupo: Energía libre que el 
compuesto es capaz de ceder a otra sustancia junto con 
el grupo transferido 
Go’ de hidrólisis coincide con el potencial de 
transferencia de grupo 
¿Por qué son de alta energía? 
Sus productos de hidrólisis 
tienen mas formas resonantes 
que ellos 
Presentan repulsión de 
cargas 
Presentan impedimento 
estérico 
Inestabilidad 
Clasificación de los compuestos de 
alta energía 
1) Los que transfieren grupos fosfato: 
 Fosfoanhidros (ATP,ADP,GTP,GDP) 
 Acil-fosfatos (Ác.1,3difosfoglicérico) 
 Enol-fosfatos (Ác. Fosfoenolpirúvico) 
 Fosfoguanidinas (Creatín- P, Arginín- P) 
2) Los que transfieren grupos acilo: 
 Acil-CoA 
3) Los que transfieren grupos metilo: 
 Adenosilmetionina 
Valores de Gº´ de hidrólisis de los 
principales compuestos de alta energía 
97 
Compuesto Kcal  mol KJ  mol 
Fosfoenolpiruvato -14,8 -61,9 
Carbamilfosfato -12.3 -53 
1,3 bis-fosfoglicerato -10,3 -43,1 
Creatina-fosfato -10,3-43,1 
ATP  ADP + Pi -7,3 -30,5 
ATP  AMP + PPi -8,2 -34,3 
Glucosa 1P -5,0 -20,9 
Glucosa 6P -3,3 -13,8 
Glicerol 1P -2,2 -9,2 
Papel del ATP en el metabolismo 
Es la figura central del sistema de transferencia de 
energía en el interior de la célula. 
Es el intermediario común en muchas de las reacciones 
acopladas que hacen posible el flujo de energía en el 
metabolismo. 
Funciona como un transporte activo de la energía, ya 
que distribuye la energía en lugares donde la requieren 
las necesidades celulares. 
98 
Papel central del ATP 
 en el metabolismo 
Fosfoenolpiruvato 1, 3 -bisfosfoglicerato 
Succinil-CoA 
Fosforilación 
oxidativa 
P  
ATP 
ADP P  
P  
Glucosa 6-fosfato 
Glicerol 3-fosfato 
Fructosa 1, 6-bisfosfato 
Otras fosforilaciones, 
activaciones y procesos 
endergónicos 
(Reserva de 
 ) 
 
P  
Creatina 
Creatina 
Ciclo del 
ATP/ADP 
Ciclo del ATP/ADP 
Son reacciones que transcurren con transferencia 
de electrones. 
Agente Reductor: es el donador de electrones 
Reacciones de Oxido-Reducción 
Oxidación: 
Agente Oxidante: es el aceptor de electrones 
Reducción: 
Pérdida de electrones 
Ganancia de electrones 
Ared + Box Aox + Bred 
Cu+ + Fe3+ Cu2+ + Fe2+ 
En algunas reacciones de Oxido-Reducción 
solo se transfieren electrones (e-): 
Piruvato + NADH + H+ Lactato + NAD+ 
En muchas reacciones de Oxido-Reducción 
 se transfieren electrones y protones: 
El cobre se oxida y el hierro se reduce 
El NADH+H+ se oxida y el piruvato se reduce 
102 
El intercambio de Energía Libre (G) es proporcional a la 
tendencia de las sustancias reaccionantes para donar o 
aceptar electrones. 
Eo’ Se define como la fuerza electromotríz de un compuesto 
para aceptar electrones provenientes de un agente reductor 
En las reacciones de Oxido-Reducción: 
Potencial de reducción : Eo’ 
25 °C, pH=7.0 y 1M 
Las variaciones de energía libre pueden ser expresadas en 
términos de Go’ y, en forma análoga, como E0’ 
 n = número de electrones transferidos 
 F = Constante de Faraday: 23,063 cal/mol x v (96,500 jul/mol x v) 
 E0’ = Diferencia de potencial redox 
 (Eo’ del agente oxidante – Eo’ del agente reductor) 
La relación entre G°’ y E0’ es : 
 G°’ =-n F E0’ 
10
5 
Sistema ’0 (voltios, v) 
H+/H2 -0,42 
NAD+/NADH -0,32 
Lipoato; ox/red -0,29 
Acetoacetato/3-hidroxibutirato -0,27 
Piruvato/Lactato -0,19 
Oxalacetato/Malato -0,17 
Fumarato/succinato +0,03 
Citocromo b; Fe+3/Fe+2 +0,08 
Ubiquinona; ox/red +0,10 
Citocromo c1; Fe
+3/Fe+2 +0,22 
Citocromo a; Fe+3/Fe+2 +0,29 
Oxígeno/agua +0,82 
Potenciales de reducción estándar para 
semi-reacciones bioquímicas 
Los electrones fluyen de forma espontánea 
desde las especies con un valor de E°’ más 
negativos a las especies con un E°’ más positivo 
El flujo de electrones puede utilizarse para 
generar y capturar energía en la respiración 
aerobia 
NADH 
½O2 
E’0 más negativo 
E’0 más positivo 
E’0 = - 0,32 
E’0 = + 0,82 
2 e- ATP 
Flujo electrónico y energía