Este documento trata sobre bioenergética. Explica que la energía biológica se utiliza para realizar trabajos químicos, mecánicos y de transporte en los organismos vivos. Describe los flujos de energía a través de la fotosíntesis, respiración y trabajo biológico. También cubre conceptos clave como la energía libre de Gibbs y su relación con la espontaneidad de las reacciones bioquímicas. Finalmente, explica el papel central del ATP en el almacenamiento y transferencia de energ

1. Bioenergética
Antonio E. Serrano PhD. MT.
Cátedra de Bioquímica - 2012
@xideral
xideral.com

2. Bioenergética
• Energía
• En Biología se aplica a la
capacidad de realizar trabajo
biológico
• Los principales tipos de
trabajo son:
• Químico: síntesis de biomoléculas
• Transporte de minerales y
biomoléculas
• Mecánico: Contracción de
músculos y filamentos
contráctiles
• Eléctrico: Conducción nerviosa
• Todo trabajo necesita energía
para poder realizarse

3. Flujo de la Energía Biológica
• Radiación Solar: Flujo de energía desde el
sol a los pigmentos fotosintéticos
• Fotosíntesis: Flujo de energía desde la
radiación solar a los enlaces químicos
• Respiración: Flujo desde las estructuras
químicas orgánicas a formas de energía
utilizables en trabajo biológico
• Trabajo Biológico: Uso y disipación de la
energía en los diferentes tipos de trabajo

4. Usan CO2 y generan O2
Reacciones de oxidación
producen CO2, consumen O2
convirtiéndolo en H2O
El carbono, oxígeno y agua ciclan en la naturaleza.
Flujo de Energía

5. Transformaciones Energéticas

6. Termodinámica en Biología
• En un proceso a presión constante, la mayor parte de la
energía que el sistema gana o pierde adopta la forma de Calor.
• En las reacciones químicas este calor corresponde a la Entalpía
y puede ser absorbido o liberado hacia el entorno.
• Cambio de Entalpía (H) de una reacción
• H (+) indica que el sistema ganó calor de su entorno: Proceso
Endotérmico
• H (-) indica que el sistema liberó calor al entorno: Proceso
Exotérmico

7. Entalpía
Pero la Entalpía no nos dice si una reacción se llevará a cabo o no.

8. Entropía (S)
• Concepto relacionado con el orden/desorden de un sistema.
• ΔS (+) indica un aumento del desorden del sistema (ejemplo:
un aumento en el movimiento de las partículas o un aumento
en el número de partículas)

9. Energía Libre
• La función propuesta por Gibbs conocida como Energía Libre
(G) considera las funciones entalpía y entropía de una reacción
química que ocurre a presión y temperatura constantes.
• Se expresa como :
• G es una medida del trabajo útil que puede realizar un sistema
en un proceso espontáneo.

10. Energía Libre
• La Energía libre se relaciona con la espontaneidad de una reacción:
• Si ΔG es (-) la reacción es espontánea en el sentido directo y se
denomina reacción exergónica.
• Si ΔG es (+) la reacción no es espontánea en sentido directo, es una
reacción endergónica.
• Se debe aportar energía desde el entorno para que ocurra.
• Si ΔG = 0 la reacción está en estado de equilibrio. No hay posibilidad
de realizar trabajo.
• Las reacciones con ΔG (+) pueden ser impulsadas por reacciones
espontáneas que se acoplan a ellas (reacciones con ΔG (-) ).

11. Energía Libre

12. Con aporte energético ocurren las reacciones con ΔG (+)
Reacciones Acopladas

13. En Sistemas Biológicos, a presión y temperatura constante, los cambios en la
energía libre, entalpía y entropía se relacionan en la ecuación:
T = temperatura absoluta, se mide en ºK
Valor (-), la reacción es espontánea
Bioenergética

14. K eq está definida por la concentración de reactivos y productos en
el equilibrio.
A + B C + D
K eq = [C] [D]
[A] [B]
A, B, C y D = concentraciones molares.
NOTA: K eq: valor alto, el grado de conversión de reactivos a
productos es muy alto.
Constante de Equilibrio (Keq)

15. Cambios en la Energía Libre de una Reacción en
condiciones estándar.
Temp = 25º C (298ºK)
Reactivos y Productos 1 M
Presión 1 atm
Cambios de la Energía Libre

16. Keq & DG’º

17. Está en función de la temperatura y concentración que prevalecen en la reacción (no
necesariamente las condiciones estándar).
Cambios en la Energía Libre.

18. Ciclo ATP-ADP
Obtención de energía para realizar trabajo biológico

19. Ciclo ATP-ADP
Movimiento
Transporte Activo
Biosíntesis
Reacciones Endergónicas
Reacciones Exergónicas
Fotosíntesis
Oxidación de moléculas combustibles, ejemplo: glicólisis

20. Adenosín trifosfato
• Alto contenido energético debido a repulsión electroestática
• Estabilizada por resonancia
• Compuesto clave en la energética celular ya que es capaz de
transferir energía entre procesos exergónicos y endergónicos.

21. Adenosín trifosfato
• Almacena energía agrupando cargas negativas en enlaces
altamente energéticos y soltando esta energía cuando se
rompen dichos enlaces
• Pertenece a la familia de compuestos denominados
nucleótidos y a pH 7 se encuentra altamente ionizado.
• produce un ΔGº = - 7,3 Kcal/mol
• ΔGº = ΔG condiciones estandar (25ºC; 1M)

22. Tranferencia de Fosfato

23. Heterótrofos y Autótrofos
• De acuerdo a la forma química en que obtienen carbono de su
entorno.
• Autótrofos: bacterias fotosintéticas y plantas superiores
toman el CO2 de la atmósfera para fabricar las moléculas que
contienen carbono.
• Heterótrofos: no pueden usar CO2 y obtienen el carbono de
su entorno como moléculas orgánicas complejas, ejemplo:
glucosa.
• Ejemplo: animales superiores y la mayoría de los
microorganismos

24. Degradación
Moléculas
orgánicas
reducidas
Biosíntesis
Se requiere ATP y poder reductor de Moléculas orgánicas reducidas
Todas las reacciones químicas que ocurren en el organimo
Metabolismo