Las células tienen cuatro
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Las células tienen cuatro
necesidades esenciales:
• Piezas de construcción moleculares,
• Catalizadores químicos denominados
enzimas.
• Información que guíe todas sus
actividades (DNA y RNA).
• Energía
Que es la
energía • Capacidad para
realizar un trabajo.
• Capacidad de causar
cambios específicos.
CUALQUIER FORMA DE VIDA
DEPENDE CONTINUAMENTE DE
ENERGIA
Las células necesitan energía para
impulsar seis tipos de cambios
diferentes
• Seis clases de trabajo:
1. Trabajo de síntesis,
2.Trabajo mecánico,
3. Trabajo para concentrar moléculas
4. Trabajo eléctrico,
5.Trabajo necesario para generar luz y calor
Trabajo de síntesis:
• Formación de nuevos enlaces y
generación de nuevas moléculas.
• Evidente en poblaciones celulares en
crecimiento, células aumentan en número
en tamaño o en ambas cosas.
Estado de renovación constante
Trabajo mecánico:
• Cambios físico en la localización y
orientación de una célula o de su
estructura subcelular.
• Este movimiento requiere algunas veces
la presencia en la célula de algún tipo de
apéndice móvil como un cilio o un flagelo.
Bacteria
flagelada Tejido Muscular
Trabajo de concentración • Movimiento de moléculas a través de una
membrana en contra de un gradiente de
concentración.
– El propósito es acumular sustancias dentro
de la célula o de algún compartimento
subcelular o retirar subproductos de la
actividad celular.
• Algunos ejemplos
– transporte activo de moléculas de azúcares o de
aminoácidos a través de la membrana plasmática
– Concentración de moléculas específicas dentro
de los orgánulos.
Trabajo eléctrico
• Movimiento de iones a través de la
membrana en contra de un gradiente
electroquímico.
• Se considera con frecuencia un caso
especial de trabajo de concentración
también implica movimientos a través de
membranas.
• El resultado del transporte de iones No es
sólo un cambio en concentración de
iones sino establecimiento de un
potencial eléctrico a través de la
membrana.
• Mecanismo por el cual los impulsos se conducen
en las células nerviosas y musculares
Calor:
• La relación entre el
trabajo y la producción de
energía en forma de
calor.
• Sudar mientras hace
ejercicio o tirita cuando
tiene frío.
Bioluminiscencia:
• Luciérnagas, setas
venenosas
luminosas,peces de las
profundidades marinas.
Síntesis
Actividades
Mecánicas
Trabajo de
concentración
Liberación
de Calor
Producción de Luz
Potenciales
Eléctricos
Estudio de las transformaciones energéticas que acompañan a las reacciones bioquímicas.
(reacciones químicas en los sistemas vivos).
BIOENERGÉTICA
BIOENERGÉTICA
• Se puede considerar como una
termodinámica aplicada.
• Se ocupa de la aplicación de los principios
de la termodinámica a las reacciones y
procesos del mundo biológico
TERMODINAMICA
• Todo en el Universo está regido por las
Leyes de Termodinámica que son las
leyes que rigen los cambios en energía.
• Inevitablemente acompañan a la mayoría
de los procesos físicos y a todas las
reacciones.
Entender el flujo de energía, necesitamos
comprender los sistemas, el calor y el
trabajo
• La energía no es simplemente la
capacidad de hacer un trabajo sino
específicamente la capacidad de causar
cambios.
• Sin energía, todos los procesos se
colapsarían, incluyendo los asociados a
las células vivas.
Sistemas abiertos y cerrados
La célula es un sistema abierto porque intercambia energía con su medio o con el entorno.
Recibe y pierde energía. Los sistemas cerrados no intercambian
materia o energìa con el entorno. Alcanzan el equilibrio.
no recibe ni libera energía, aumenta su entropia.
Sistema – Entorno
• El intercambio de energía entre un
sistema y su entorno se produce de dos
formas:
– Calor
– Trabajo.
Primera Ley de Termodinámica
–Ley de Conservación de Energía –
• La energía puede cambiar de una forma
a otra (transformarse) o transferirse.
• La cantidad total de energía en el
universo permanece constante.
• Pero la cantidad TOTAL de energía
nunca cambia.
La energía puede convertirse no
se crea ni se destruye.
Los organismos vivos deben capturar energía de su ambiente
porque no la pueden crear
y la cambian a otras formas que puedan utilizar para hacer
trabajo.
Entalpía (H)
H=E+PV
Cantidad de calor.
Es la fracción de la energía que se
puede utilizar para realizar trabajo
en condiciones de presión y
volumen constante.
H<0 proceso exotérmico
H>0 proceso endotérmico
Segunda Ley de Termodinámica
• La espontaneidad termodinámica
– El proceso puede producirse pero no dice
nada de si se producirá
• En cada cambio físico o químico el
universo siempre tiende hacia el mayor
desorden o aleatoriedad ENTROPIA
La segunda ley de la termodinámica nos
dice que las reacciones tienen
direccionalidad
Entropía (S)
S = K Ln(W)
La entropía es la medida del grado de
desorden de un sistema molecular
La entropía es la medida del grado
de desorden de un sistema
Ordered Solid
Disordered Liquid
Hard-sphere crystal
Hard-sphere liquid
Higher Entropy…
Lower Entropy…
ENTROPIA EN LOS
ORGANISMOS VIVOS
Los organismos vivos son altamente
organizados
Para poder mantener un estado de baja
entropía, requieren energía.
Cuando un organismo vivo no puede
obtener esa energía, se desorganiza y
muere.
ENERGÍA LIBRE (G)
(J.Willard Gibbs )
Se relaciona con las variaciones de la entalpía y la entropía por la
fórmula
CAMBIO DE ENERGÌA LIBRE:
(ΔG)
• Es el cambio de energía libre que
ocurre durante un proceso.
• Puede ser positiva o negativa
PENSAMIENTO
Si leemos, estudiamos y analizamos nos ira bien Si medio leemos un día antes del exámen
que pasará ?????
CONSTANTE DE
EQUILIBRIO ó Keq • Medida de direccionalidad medio de evaluación si una reaccion puede
darse en una dirección concreta en condiciones especificas.
• Relación entre concentración de productos y concentración de reactantes.
• La Keq permite PREDECIR la dirección favorecida de una reacción
R
E
A
C
T
I
V
O
S
P
R
O
D
U
C
T
O
S
EXERGÒNICAS Y
ENDERGÒNICAS
TIPOS DE REACCIONES
EXERGÓNICA
• Si la energía química de los reactivos es
mayor que la de los productos
• Produce o libera energía
• Ocurre espontáneamente
• el valor ΔG es NEGATIVO (<0)
• Keq >1
ENDERGÓNICA
• Si la energía química de los reactivos es
menor que la de los productos.
• Requiere energía
• es desfavorable termodinámicamente,
• no es espontánea
• el valor ΔG es POSITIVO (>0)
• Keq <1
METABOLISMO
Es el conjunto de todas las reacciones
bioquimicas que ocurren en la célula o en
el organismo.
METABOLISMO
ANABOLISMO
CATABOLISMO
CATABOLISMO
REA
CC
IO
NES
Reacciones de degradación
EXERGONICAS
PR
OD
UC
TO
S
Descomposición de moléculas complejas formarán productos más simples
Funciones:
Disponibilidad materia prima
Suministrar energía
EN
ER
GÍA
Se libera energìa
Energía liberada se obtiene ATP y como electrones de alta energía NADPH
ANABOLISMO
• Reacciones de sìntesis. (endergònicas)
• Con molèculas simples se
forman molèculas complejas.
• Requiere gasto de energía
• Impulsado por el ATP obtenido en el catabolismo
INTERCAMBIO DE ENERGÍA
Intercambio de grupos fosfato
ATP, GTP
Reacciones Redox
NAD, FAD, NADP
Reacciones acopladas
Exergónica-endergónica
INTERCAMBIO DE GRUPO
FOSFORILO
El ATP (Adenosín Trifosfato) es la molécula que interviene en todas las transacciones de energía libre que se llevan a cabo en las células
por ello se la califica como "moneda
universal de energía".
USO DEL ATP
INTERCAMBIO DE
ELECTRONES La transferencia de energía se puede dar por reacciones que
involucran ganancia o pérdida de electrones.
Se conocen como reacciones DE OXIDORREDUCCIÓN O
REDOX .
Agente pierde electrones en una reacción oxido reduccion,
se oxida AGENTE REDUCTOR
Sustancia gana electrones , es decir se reduce , AGENTE
OXIDANTE.
Cambio en el estado
electrónico de los
reactantes
Los transportadores principales de
electrones que aceptan al hidrógeno son:
El NAD (nicotidaminadenindinucleótido),NADH
NADP(nicotidaminadenindinucleótidofosfato) y NADPH
FAD (flavinadenindinucléotido) FADH
REACCIONES ACOPLADAS
• Cuando una reacción endergónica
ocurre a expensas de la energía
liberada en una reacción exergónica,
estas reacciones están acopladas.
• Son catalizadas por la misma enzima
•GRACIAS
EJEMPLOS
calor
