Leyes Termodinámicas: interpretación y aplicación en sistemas vivientes. Energía libre: concepto, interpretación. Reacciones exergónicas y endergónicas. Acoplamiento de reacciones bioquímicas. Relaciones de los cambios de energía libre con el potencial redox estándar y con la constante de equilibrio.

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Prof. Ana María Camero

bioquimica2.farmaciausm@gmail.com

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Se define como la cantidad de trabajo que un

sistema termodinámico puede realizar.

Viene dada por la energía interna del sistema

menos la cantidad de energía que no puede ser

utilizada para realizar el trabajo.

La energía no utilizable se calcula multiplicando

la entropía del sistema por su temperatura

absoluta.

Concepto de Helmholtz:

F = energía libre

U = energía interna

T = temperatura absoluta

S = entropía

Concepto de Gibbs:

G = energía libre

H = entalpía

T = temperatura absoluta

S = entropía

U = energía interna

p = presión

v = volumen

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También llamada ENTALPIA LIBRE,

es un potencial termidinámico con

unidades de energía que dá la

condición de equilibrio y

espontaneidad a una reacción

química.

Sirve para calcular si una reacción

ocurre de forma espontánea

tomando en cuenta solo

las variables del sistema.

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La energía libre de reacción (∆Greacción) es el cambio de energía de una reacción a condiciones estandar.

Si partimos de: aA + bB cC + dD

La energía libre se calcula como:

∆Greacción = (c∆Gf(C) + d∆Gf(D)) – (a∆Gf(A) + b∆Gf(B))

A y B: reactivos en su estado estandar

C y D: productos en su estado estandar

a, b, c y d: respectivos potenciales estequimétricos

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*La energía libre estandar de formación para cualquier elemento en su forma estable (1 atm y 25°C) es 0.

*La variación de la energía libre de Gibbs para un proceso a temperatura y presión constantes viene dada por:

∆G = ∆H – T x ∆S(la temperatura puede ser un factor determinante a la hora de hacer que un

proceso sea espontáneo o no)

*La condición de equilibrio es:

∆G° = 0

*La condición de espontaneidad es:

∆G° < 0

*El proceso no es espontáneo cuando:

∆G° > 0

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*También llamadas reacciónes “no espontáneas” son aquellas donde el

aumento de energía libre es positivo en condiciones estandar, es decir, 1 atm de

presión y 1M de concentración en todos los reactivos

∆G° > 0

*Están presentes en los procesos anabólicos

*Requieren adición de energía para que ocurran

*También llamadas reacciónes “espontáneas”,

son aquellas donde el aumento de energía libre

es negativo en condiciones estandar, es decir, 1

atm de presión y 1M de concentración en todos

los reactivos

∆G° < 0

*Están presentes en los procesos catabólicos

*No requieren adición de energía para que

ocurran

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*Las reacciones endergónicas (requieren energía) se

llevan a cabo con la energía liberada por las reacciones

exergónicas.

*Esta interdependencia genera un acoplamiento entre

ambas

*Ejemplo: Reacciones redox

Muchas reacciones biológicas esenciales

para el mantenimiento de la vida poseen

un ΔG° positivo, es decir en las condiciones

celulares no se favorece la producción de

los productos biológicos.

En tales casos se emplean acoplamientos, es

decir, se usa la energía generada por una

reacción de un ΔG° muy negativo para pagar el

costo de la reacción en la cual estamos

interesados.

El acoplamiento funciona mediante la manipulación de la

constante de equilibrio.

Una reacción genera enormes cantidades de un producto que

sirve como reactivo en la otra reacción, sin importar que no

esté favorecida termodinámicamente la acumulación de

producto hará que la reacción proceda en la dirección

deseada.

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*Grupos 6 y 9:

Elaborar un informe sobre interpretación y aplicación ensistemas vivientes de las Leyes Termidinámicas, concepto einterpretación de energía libre, reacciones exergónicas yendergónicas, acoplamiento de reacciones bioquímicas yrelaciones de los cambios de energía libre con el potencialredox estándar y con la constante de equilibrio.

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