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TERMODINAMICA Y BIOENERGÉTICA

INTEGRANTES:• Nelly Alejandra Arroy E.

• Sergio Ivan Garcia T.

• Itzel Galicia Alvarez

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La bioenergética es el estudio de las transformaciones de energía que tienen lugar en la célula, y de la naturaleza y función de los procesos químicos en los que se basan esas transformaciones, las cuales siguen las leyes de la termodinámica

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• Organismos Autótrofos: Son aquellos que pueden utilizar el CO2 como fuente de carbono (bacterias, vegetales)

Organismos Heterótrofos: obtienen carbono de moléculas orgánicas complejas.

(animales, microorganismos)

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• Metabolismo: es la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en la célula. Tiene lugar en una serie de reacciones catalizadas, llamadas “rutas metabólicas”.

• Catabolismo: es la fase degradadora. Las moléculas nutrientes se convierten en otras mas pequeñas y simples.

• Anabolismo: moléculas pequeñas reaccionan para convertirse en otras mas grandes y complejas.

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• Las células necesitan de energía para poder realizar sus actividades de desarrollo, crecimiento, renovación de sus estructuras, síntesis de moléculas, etc.

• La energía química que utiliza una célula animal para realizar trabajo proviene principalmente de la oxidación de sustancias incorporadas como alimentos. (carbohidratos, grasas)

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• Al producirse una transformación química, generalmente se rompen enlaces y el contenido de energía de las moléculas aumenta o disminuye. (DG aumenta o disminuye)

• La “moneda” de intercambio de Energía en los procesos biológicos es el ATP

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• Las oxidaciones se efectúan por adición de O, por pérdida de H o por otra reacción que resulte en la pérdida de electrones.

• La reducción, por el contrario, implica ganancia de electrones.

• NADH y FADH2 son los principales transportadores de electrones, ya que sufren oxidaciones y/o reducciones reversibles.

• Sus reducciones, permiten la conservación de la Energía Libre que se produce en la oxidación de los sustratos

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PRINCIPIOS DE LA TERMODINÁMICA

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• PRIMER PRINCIPIO:“ LA ENERGÍA TOTAL DEL UNIVERSO PERMANECE CONSTANTE”

Equivale a decir: la energía del universo no se crea ni se destruye, permanece invariante. Solo se transforma.

• SEGUNDO PRINCIPIO:“ LA ENTROPÍA DEL UNIVERSO AUMENTA”

Equivale a decir que el grado de desorden en el universo aumenta.

CAMBIOS DE ENERGÍA LIBRE EN LAS REACCIONES QUÍMICAS

• Medir el contenido de energía de un sistema es muy difícil, generalmente medimos el cambio de energía entre dos estados.

• La variación de energía (DG) para ir de A hacia B es:

DGBA = GB - GA

Para ir de B hacia A:

DGAB = GA – GB = - DGBA

Matemáticamente: DG = DH -TDS

A B1

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CAMBIOS DE ENERGÍA LIBRE EN LAS REACCIONES QUÍMICAS

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• Las reacciones cuya DG es positivo no transcurren espontáneamente.

• Las reacciones cuyo DG es negativo son las que se producen espontáneamente.

• Si DG = 0 la reacción se encuentra en equilibrio químico.

• Hay una relación entre DG y la constante de equilibrio:

DG = DGº + RT ln [productos]/[reactivos]

Si DG = 0 (en el equilibrio): DGº = -RT ln Keq

• En termoquímica, una reacción endergónica (también llamada reacción desfavorable o no espontánea) es una reacción química

en donde el incremento de energía libre es positivo.

REACCIÓN ENDERGONICA

• Una reacción exergónica es una reacción química donde la variación de la energía libre de Gibbs es negativa.

REACCIÓN EXERGONICA

• En termodinámica, la energía libre de Gibbs (energía libre o entalpía libre).

ENÉRGIA LIBRE DE GIBBS

• De Reacciones Endergónicas: 1- Fotosíntesis, 2- División celular( Mitosis-meiosis), 3- Síntesis de Proteínas.

• De Reacciones Exergónicas: 1- Fotólisis del agua, 2- Respiración celular aerobia( Glucólisis, Ciclo de Krebs, Cadena Oxidativa), 3-

Senescencia o Envejecimiento celular.

EJEMPLOS

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COMPUESTOS DE ALTA ENERGÍA

COMPUESTOS DE ALTO CONTENIDO ENERGETICO.ADENOSIN TRIFOSFATO.

Es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular. Está formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupo fosfato.

Se produce durante la fotorrespiración y la respiración celular, y es consumido por muchas enzimas en la catálisis de numerosos procesos químicos.

REACCIONES ENERGÉTICAMENTE ACOPLADAS

• Una reacción altamente exergónica puede hacer que otra endergónica ocurra si ambas se acoplan.

nombre DGº’(kcal/mol)

ATP ADP + P -7,3

ADP AMP + P -7,7

AMP adenosina + P -3,4

Nicotinamida adenina dinucleótido.

Conocido como nicotinamida adenina.Dinucleótido(abreviado NAD+en su forma oxidada y NADH en su forma reducida), es una coenzima encontrada en células vivas y compuesta por un dinucleótido, ya que está formada por dos nucleótidos unidos a través de sus grupos fosfatos, siendo uno de ellos una base de adenina y el otro denicotinamida. Su función principal es el intercambio de electrones e hidrogeniones en la producción de energía de todas las células.

El flavín adenín dinucleótido o dinucleótido de flavina-adenina (abreviado FAD en su forma oxidada y FADH2 en su forma reducida) es una coenzima que interviene en las reacciones metabólicas de oxidación-reducción.

El FAD es una coenzima que interviene como dador o aceptor de electrones y protones (poder reductor) en reacciones metabólicasredox; su estado oxidado (FAD) se reduce a FADH2 al aceptar dos átomos de hidrógeno (cada uno formado por un electrón y un protón),