Bioenergética

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Breve introducción a la Bioenergética

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  • Excelente, pero seria bueno que desbloquees la presentacion..
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  • Habria alguna posibilidad de desbloquear la presentacion de bioenergetica?
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Bioenergética

  1. 1. Tema 1 BioenergéticaDra. Evelin Rojas Villarroel
  2. 2. OBJETIVOSEstudiar el flujo de energía en la biosfera.Conocer la importancia de lastransformaciones energéticas que ocurren enlos organismos vivos.
  3. 3. BIOENERGÉTICARama de la termodinámica que estudia los cambios de energía que ocurren en las reacciones bioquímicas “TERMODINÁMICA BIOQUÍMICA”
  4. 4. Redes alimenticias Organismos vivos Según obtienen su energíaAutótrofos Heterótrofos• Utilizan CO2 • Dependen de otros• Fotosintéticos • No pueden utilizar CO2 • Fuente de C: otros
  5. 5. Plantas, algas y algunas bacterias captan y utilizan laenergía de la luz solar → transforman materia inorgánica→ materia orgánica → crecimiento y desarrollo.
  6. 6. El flujo de energía en la BiosferaEl Ciclo del carbono
  7. 7. El ciclo del oxígeno
  8. 8. Energía “Constituyente básico del universo” Capacidad para realizar trabajo• Eléctrica• Mecánica• Química Interconvertibles• Calorífica ↓• Radiante Transducción de energía• Nuclear• Gravitatoria
  9. 9. Relación Materia-Energía Ecuación Einstein: E= mc2 Donde:E= energía total (Kg.m2/s2)m= masa (Kg)C= velocidad de la luz
  10. 10. Energía InternaRepresenta la energía molecular de unsistema (energía de las moléculas, susinteracciones, energía de protones, etc.). Energía LibreCantidad de energía capaz de realizartrabajo durante una reacción, atemperatura y presión constante.
  11. 11. Energía TotalSuma de todas las formas deenergía de un sistema: lasuma de las energíascinética, potencial e interna.
  12. 12. TRABAJOMovimiento de objetos con el uso de fuerzaTrabajo celular: Maquinarias moleculares Es una magnitud de la diferencia de energía que manifiesta un cuerpo al pasar entre dos estados.
  13. 13. Analogía entre seres vivos y otras máquinas
  14. 14. CALOREl calor es una forma de energía asociada almovimiento de los átomos, moléculas y otraspartículas que forman la materia.Es transferido entre objetos El calor es latransferencia de parte de la energía interna(energía térmica) de un sistema a otro, adiferente temperatura.
  15. 15. SISTEMAEs la porción de universo formada porpartes organizadas que interactúan entresí e intercambian energía, información ymateria.Existen tres tipos de sistemas:-SISTEMAS AISLADOS-SISTEMAS CERRADOS-SISTEMAS ABIERTOSESTADO DE UN SISTEMA: es el conjuntode propiedades que permiten definirlo
  16. 16. Sistema abiertoEs un sistema que intercambia energía ymateria con su entorno. Sistema cerrado Sólo intercambia energía con su entorno Sistema aisladoNo tiene ningún intercambio con el entorno.
  17. 17. ENTORNO Es todo lo que rodea al sistemaSISTEMA + ENTORNO= UNIVERSO
  18. 18. LA TERMODINAMICARama de la física que estudia la energía ysus transformaciones 1era Ley de la termodinámica: Entalpía 2da Ley de la Termodinámica: Entropía
  19. 19. Primera ley de la termodinámica “Conservación de la energía”La energía no se crea ni se destruye. Seconserva constante y puede interconvertirse,es decir se transforma. E entra − E sale = ΔE sistemaE=Q – wQ= Calor hacia el sistemaw= Trabajo hecho por el sistemaE= energía interna∆E= la variación entre el estado final y elinicial. Es una función de estado
  20. 20. ENTALPIA. (H) Calor contenido en el sistema reaccionante Número y tipo de enlaces químicos enreactantes y productos∆H Medida del cambio de energía que ocurreen un proceso a presión constante:∆H= ∆ESi el sistema es una reacción química laentalpía es el calor de reacción a presiónconstanteLibera calor: EXOTÉRMICA ( P<R) ∆H es (-)Absorbe calor: ENDOTÈRMICA (P>R) ∆H es
  21. 21. Segunda ley de la termodinámica “Los procesos espontáneos tienden aaumentar la entropía hasta un valor máximo”La segunda ley provee criterios para determinarsi un proceso se producirá o no pero no nos dicenada acerca de la velocidad del procesoLa termodinámica permite predecir si un procesoocurrirá espontáneamenteLa cinética química permite predecir a quévelocidad se produce dicho proceso.
  22. 22. ENTROPÍA (S)Expresión cuantitativa del desorden deun sistema.Ganancia de entropía (+): Productosmenos complejos y más desordenados quereactantes.“Los sistemas moleculares tienen unatendencia hacia el máximo desorden”.
  23. 23. Entropía (S) Baja entropía Alta entropíaHielo a 0ºC Agua a 20ºCUna molécula de La misma molécula deproteína en su proteína en un entornoconformación nativa desnaturalizante, desplegada
  24. 24. Células y organismos vivos ↓ Sistemas abiertos ↓ Intercambian materia y energía “entorno” ↓ NUNCAEQUILIBRIO CON EL MEDIO AMBIENTE
  25. 25. Sistemas reaccionantes Reactantes y productos ↓ Constantes cambios ↓ Equilibrio: [R]= [P]Keq= [productos]/ [reactantes]
  26. 26. Concepto de Equilibrio TermodinámicoUn sistema se define comotermodinámicamente en equilibrio simantiene un equilibrio térmico,mecánico, de fase y químico.
  27. 27. Para una reacción: aA +bB ↔ cC + dD La Keq = [C] c [D] d/ [A] a [B] bDonde a, b, c y d= Nº de moléculas[C] [D] [A] [B] = concentración molar
  28. 28. La energía libre de Gibbs (G)Cantidad de energía capaz de realizar trabajodurante una reacción, a temperatura y presiónconstante.∆G= Cambio de energía libre de Gibbs (G) queocurre cuando una reacción procede.Liberación de energía: EXERGÓNICA (-)Ganancia de energía libre: ENDERGÓNICA (+)
  29. 29. Condiciones estándares de presión y ºT• ∆G= ∆H – T. ∆S• ∆G es la diferencia de energía libre• ∆H es la diferencia de entalpía• ∆S es la diferencia de entropía• T es la temperatura absoluta ( 25ºC ó 298 ºK)
  30. 30. La energía libre de Gibbs (G): Un indicador de espontaneidadUna nueva forma de enunciar la segunda ley (lamás importante para nuestros fines) sería:“Dado un sistema abierto, el criterio para que unproceso sea espontáneo a P y T constantes, esque ∆G sea negativo".∆G < 0: El proceso es exergónico (espontáneo)∆G > 0: El proceso es endergónico (desfavorable)En el equilibrio, ∆G= 0
  31. 31. Cambio de energía libre estándar (∆Gº) Fuerza que conduce el sistema hacia el equilibrioTº= 298ºK ó 25ºC ºK= 273 +ºC[R]= [P]= 1MPresión de gases = 1 atm (mmHg)
  32. 32. Cambio de energía libre estándar a pH 7,0 (∆Gº) ∆Gº‘= - RT ln Keq R= 8,315 J/molxºK ∆Gº‘ se relaciona (exponencial) con la Keq: Keq = 1 ∆Gº‘ = 1 Keq > 1 ∆Gº‘ = (-) Keq <1 ∆Gº‘ = (+)
  33. 33. Diferencias entre ∆G y ∆Gº ∆G ∆Gº• Cambio de energía • Cambio de energía libre libre estándar• Cambiante, • Constante para una depende de R, P y dada reacción ºT
  34. 34. Reacciones acopladasReacción termodinámicamentedesfavorable (endergónica) puede serconducida hacia la dirección“favorable”Para que la reacción se produzca, estadebe acoplarse a una reacción altamenteexergónica a través de un intermediariocomún
  35. 35. Principio de máxima economíaLa velocidad de biosíntesis de loscomponentes celulares se ajusta a lasnecesidades inmediatas.Es el principio de la máxima economía elque preside todos los aspectos delmetabolismo
  36. 36. ∆G = ∆Gº + RT Ln KeqEn dos reacciones secuenciales :∆Gº total= ∆Gº1 + ∆Gº2
  37. 37. Principio del intermediario comúnReacción termodinámicamte desfavorable (∆Gº‘ +) ↓ Acoplarse a reacción ↓ altamente exergónica ↓ ↓ “Intermediario común” Dirección favorable (∆Gº‘ -)
  38. 38. Principio del intermediario común Ejemplo:1) Glucosa + Pi → Glucosa 6-P + H20 (∆Gº‘ +13,8 kj/mol)2) ATP + H20 → ADP + Pi (∆Gº‘ -30,5 kj/mol)_____________________________________________Glucosa + ATP → Glucosa 6-P + ADP∆Gº‘total = +13,8 kj/mol + (-30,5 kj/mol) +13,8 kj/mol - 30,5 kj/mol)∆Gº‘total = -16,7 kj/molLa Keq total = Keq 1 X Keq 2
  39. 39. La estructura del ATPEnlaces fosfatos de alta energía
  40. 40. La energía del ATP• Donada para procesos endergónicos.• Síntesis de intermediarios metabólicos• Transporte de sustancias a través de membrana• Movimiento mecánico.
  41. 41. La donación de la energía del ATP Involcra:Hidrólisis del enlace fosfoanhidro terminal: ATP → ADP + Pi ATP → AMP +2Pi Es altamente exergónica (∆Gº‘ -30,5 kj/mol) Altamente estable a la hidrólisis no enzimática Alta energía de activación
  42. 42. ∆G = ∆Gº‘[ATP]= 2,25 M[ADP]= 0,25 M[Pi]= 1,65 M∆Gº‘ -30,5 kj/molpH 7,025ºC (298ºK)
  43. 43. Otros compuestos con enlaces fosfatos de alta energía

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