Bioenergetica- Nutrición Humana y Dietetica

8/18/2019 Bioenergetica- Nutrición Humana y Dietetica

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BIOENERGÉTICA Todas las leyes de la termodinámica son aplicables a los organismos vivos.

La termodinámica es la ciencia que describe y relaciona las propiedadesfísicas de la materia y sus intercambios de energía.

Los organismos vivos cumplen las leyes de la termodinámica gastando

energía

Las células son organismos ordenadísimos, el orden lo mantiene a costa de

gastar energía, dicha energía es sacada del entorno.

Los seres vivos dependen del suministro y para cumplir el primer principio

de la conversación de la energía, el balance nal de energía entre la célula y

su entorno debe mantenerse constante.

ualquier proceso que se realice en la célula consume o produce energía

LAS DIFERENTES FORMAS DE LA ENERGÍA Y SU TRASNFORMACIÓN

Energía: apacidad de producir cambio y se mide por la cantidad detraba!o reali"ado durante ese periodo de cambio. #o se puede denir en

términos de tama$o, forma y masa.

Energía Poten!a": %nergía que indica la cantidad de traba!o que se puedereali"ar al liberar la energía que se encuentra almacenada en un

determinado lugar.

Energía #e Co$%&'t!(n: energía contenida en los enlaces de carbono delos combustibles y que resulta liberada en un proceso de combustión

&o'idación(. )n o$%&'t!%"e es cualquier material capa" de liberar energíacuando se quema, lo que trasformará su energía química.

La célula también es capa" de transformar la energía química de los

nutrientes, de manera que durante su proceso de combustión, se libera toda

la energía de las moléculas y se utili"a para reali"ar un traba!o celular. %!*

• +eacciones químicas no favorables o espontáneas• ovimiento de moléculas a través de una membrana

• +eacciones que generen orden y, por lo tanto un alto contenido de

información.• recimiento y división celular.

ENERGÍA DE LOS NUTRIENTES

Los n&tr!ente' son nuestra fuente de energía. Los a"-cares, lípidos yproteínas son los tres componentes con valor energético que se utili"an

como o$%&'t!%"e)


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)na ve" entrado en el cuerpo, los nutrientes sufren una serie de reacciones

hidrolíticas &procesos de digestión( que incluye la conversión de almidón en

disacáridos, proteínas en aa, y lípidos en ac. grasos y glicerol.

ichas formas más simples van a ser absorbidas y asimiladas por el sistema

digestivo, y se dirigirán a la circulación desde los capilares del tractogastrointestinal hacia el hígado.

/arte de estas moléculas son utili"adas seg-n las necesidades energéticas

de la célula y el resto será almacenada en formas más comple!as.

icha energía almacenada es empleada en*

• antener gradiente &esequilibrio iónico a través de las membranas

celulares(• 0íntesis de moléculas. Los nutrientes entran al organismo como

unidades esenciales, se trasforman y podemos construir nuestraspropias proteínas, nuestras propias macromoléculas.

• Traba!o mecánico & movimiento(

• esprendemos calor.

Los nutrientes sufren una serie de transformaciones químicas, al ser

trasformaciones químicas podemos emplear todos los criterios de las

reacciones química.

La cantidad de energía que se toma de los nutrientes va a depender de la

cantidad de nutrientes consumidos y del contenido energético de estos.

To#a' "a' tra'*or$a!one' +&í$!a' +&e o&rren en n&e'troorgan!'$o e't,n #e a&er#o on "a' "e-e' #e "a ter$o#!n,$!a)

LA COMBUSTIÓN DE LOS NUTRIENTES LIBERA ENERGÍA

Todas las moléculas tienen una energía que es dependiente de los enlaces

que tienen se denomina energía !nterna)

)na molécula muy reducida puede sufrir un proceso de combustión

&o'idación en presencia de 12( hasta que alcan"a un estado o'idado. Los

electrones contenidos en los enlaces de la molécula reducida sontransferidos al 12, lo que supone, que la molécula tenga menos energía en

sus enlaces. 1curre en moléculas compuestas de .


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/roceso de

o$%&'t!(n liberaenergía en forma de

calor a su entorno.

Los seres vivos hanconseguido desarrollar

una serie de reacciones

químicas &catali"adas

por en"imas( que

permiten recuperar

parte de la energía de

las moléculas y

almacenarlas en otras

de gran contenido

energético.

Las células funcionan como una máquina que quema combustibles

&n&tr!ente'( en presencia de 123 parte de la energía se "!%era en forma decalor &calor de combustión( pero otra se tran'*or$a en energía química&reali"ar un traba!o(. Las o'idaciones se van haciendo por etapas y estas

etapas forman parte de ser una energía que se almacena y se utili"a. La

cantidad de energía es la misma en ambos casos de combustión.

/roceso más eca" cuanto menos calor emita al ambiente y más

rendimiento de calor consiga.

%L combustible &nutriente( será transformado en la forma más estable y

menos energética del carbono &12( que será liberado a la atmosfera para

la transformación y utili"ación de energía. %L ciclo solo se cerrara si el 12

emitido es utili"ado por alguien.

)na molécula cualquiera se va transformar en otra de forma espontánea

siempre y cuando el nivel energético de esta molécula sea superior al de los

productos.

• +eacción espontánea* Libera energía

• +eacción no espontánea* +equiere energía

4ran descubrimiento en bioquímica cuando Lavoisier di!o que le

metabolismo es una combustión y era combustión sin llama.

Los organismos vivos o'idan en partes y poco a poco, y esto es estupendo

para poder almacenar energía -til y desarrollar el traba!o.


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Los organismos utili"an los

nutrientes y estos en

presencia de 12 &combustión(

producen energía -til, parte

de esta energía se disipa en

forma de calor y produce lose'cretas &residuos(, son

compuestos ricos en carbono

que van a producir como

productor nales o2 y 521.

Tanto como en el catabolismo

como en el anabolismo los

productos nales van a ser

utili"ando el 12 &que es el

o'idante( o2 &carbonoo'idado( y 521.

1tros organismos más ecaces utili"an los residuos &que de!an todos ellos(

y con la energía barata &"&. 'o"ar( reducen 12 y 521 a compuestosreducidos de arbono que son los nutrientes.

1'idación666666 formación de e'cretas666666 recogida de energía. De'/ren#eenerg!a

+educción666 para formar nutrientes. Ut!"!.a energía.

CLASIFICACIÓN DE LOS SERES 0I0OS SEG1N LA FUENTE DE ENERGÍA Y MATERIA 2UE UTILI3AN

Todos los seres vivos necesitan energía - $ater!a.

%n función de la fuente del carbono que utili"an pueden ser*

67utotrofos*

• 7utosucientes

• 7 partir de los productos que liberan &o2 y agua( utili"an la energía

solar son capaces de sinteti"ar compuestos reducidos de carbono. %!*4lucosa.


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• 0on capaces de e'traer

energía de la glucosa y

producir 7T/.• )san como fuente de

carbono el carbono

inorgánico &o2(

65eterotrofos*

• #ecesitan nutrientes en

estado reducido,

producidos por los

autótrofos.• )tili"an como fuente el

carbono orgánico.

#uestra fuente de energía sonlos nutrientes666 moléculas reducidas87T/

%n el caso de los organismo vivos como tiene que e'traer la energía de poco

a poco hay peque$as transformaciones para poder sacar esa energía.

%n función de la fuente de la lu" pueden ser*

69otótrofos* 1btienen energía directamente de la lu"

67utótrofos* onsiguen energía a partir de compuestos químicos.

4Enta"/!a: ontenido de calor interno del sistema reaccionante a presiónconstante. :ncremento de entalpia &75( e'presa un amedida de la cantidad

de energía absorbida o cedida por un sistema termodinamico, es decir, la

cantidad de energía que ese sistema puede intercamiar con su entorno.

• En#ot5r$!a': 7bsorben calor del entorno en donde trascurre lareacción 6A7 /o'!t!8o9) ontenido calórico +;/

• Eot5r$!a': Liberan calor al entorno 6A7 negat!8o9. ontenidocalórico + ? 5= f productos 6 ? 5= f reactivos

Entro/ía: 9unción de estado que mide el grado de desorden o de libertadde un sistema.&0(

• 0istemas desordenados> 0 elevada

• 0istemas ordenados> 0 muy ba!a

ENERGIA LIBRE DE GIBBS

La energía libre de 4ibbs*


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• /redice la dirección de las

reacciones químicas• /osición e'acta en el equilibrio.

• antidad de traba!o que puede

llevara cabo.• 9ácil de medir• /arámetro que nos sirve para

decidir si una reacción en

condiciones estándar es

espontanea o no• 9unción de estado

%n todos los procesos espontáneos la

4 del sistema disminuye, es decir, el valor nal de 4 es menor que el inicial

y por tanto 74 es negativa, reacción e'ergónica.

uando la variación de energía libre es positiva, la reacción en endergónica,

y no ocurre espontámente.

%!* La síntesis siempre es costosa, establecer un enlace covalente cuesta.

%n las reacciones químicas dentro de los organsimos vivos tenemos otras

formas mas sencillas de calcular la liberación de energía de una reacción

%l curso de la reacción viene determinado*

• La energía libre

almacenada en sus

moléculas• /otencial química*

oncentración de

ellas al inicio de la

reacción.

74=* Liberación de energía

estandar.

• onstante.

• Tiene un valor en

condiciones estandar

del sistema.ondiciones estandar*

uando reactantes y

productos en el incio estan en concentraciones @ molar.ondicones estandar en medio biologico*

6A52BC> DD.D &agua pura(6/5> E

%l agua es mayoritariamente el sitio dodnde se dan todas las reacciones.


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+Tln&A/roductosCFA+eactantesC(*

• Gariable

+eacción depende de la cantidad propias del sistema y de las

concentraciones de los reactivos y de los productos.

Las células son sistemas abiertos , es decir, intercambian materia y energia

con el entorno.

La liberación de energia tiene que ver con la cte de equilibrio &Heq(*

La Heq es una ve" que se a alcan"ada el equilibrio ver cuales son las

concentraciones de productos y reactantes.


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HIeq* +elación entre las AC molares &molFl( de reactivos y productos.

uando una reaccion llega al equilibrio, no hay liberación de energia.

La liberación de energia esat direcatmente relaciona con la Heq.

HIeq> @666 ln@>B66666 74=I > B 6e+&!"!%r!o9• HIeq;@6666 ln;@;B666 74=I> J 6No *a8ora%"e9 HIeq


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/odemos hacer que una reacción sea

favorable modicando las

concentraciones iniciales de la

reaccion.

)na 8ía $eta%o"!a es una sucesión de reaciones encadenadas, es decir, 7se transforma en K y en la siguiente el producto de una es sutrato de la otra

K se transforma en . 6Rea!one' en a#ena9)

76666K

6666

7J6666KJ

ada una de ellas tiene su valor de

energia libre estandar. %s sumatorio

de estas dos reacciones sera

favorable o no favorable y sera igualal sumatorio de energia libre de las

semireacciones anteriores.

La reaccion total se podra dar siempre y cuando la liberacion de energia

ultima sea negativa.

Las vías metabolicas son favorables siempre y cuando la liberación de

energia &ultima( sea negativa.


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5ay reacciones metabolicas que

se llaman rea!one' #eao/"a$!ento en 'er!e.

7coplamiento en serie quiere

decir que 7 se transforma en K

pero K se trasforma en .

0on reacciones en las cuales de

forma sucesiva el producto de

una reaccion es el reactante de la reacción siguiente.

Ao/"a$!ento en /ara"e"o: 0e asocian una reacción que consume energíacon una que produce energía.


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74I=> 6E,M NcalFmol. %nergía que se libera cuando se hidroli"a el fosfato

gamma OOPOP

:ntermediario* /i

OOPOPO

OOPO


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OO


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