Temas de 5° bimestre

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Temas que vendrán en el examen de 5° Bimestre y en los Ordinarios

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Temas de 5° bimestre

  1. 1. 5° Bimestre: QUÍMICA IV UNIDAD III: LA ENERGÍA Y LOS SERES VIVOS 3.1. Vida y termodinámica a) Reacciones exotérmicas y endotérmicas. Entalpía. b) Energía de activación. c) Entropía. d) Energía libre y espontaneidad. e) Reacciones exergónicas y endergónicas. 3.2. Energéticos de la vida a) Carbohidratos. Energía de disponibilidad inmediata. Estructura. Actividad óptica. Mono, di y polisacáridos. b) Lípidos. Almacén de energía. Estructura. Grasas y aceites. Saponificación de grasas. 3.3. Enzimas, súper catalizadores específicos y eficientes a) Velocidad de reacción y factores que influyen en ella. b) Estructura de aminoácidos y proteínas. c) Enzimas. Catalizadores biológicos. 5° EXÁMEN DE PERÍODO3.1. Vida y termodinámicaa) Reacciones exotérmicas y endotérmicas. Entalpía Las reacciones exotérmicas y endotérmicas son reacciones químicas asociadas una variación de energía. Las exotérmicas son aquellas que desprenden calor. Las endotérmicas son las que absorben calor. Las reacciones químicas, se entienden mejor desde un punto de vista energético. Toda reacción química implica la ruptura de uniones de la molécula reactiva y la formación de nuevas uniones para obtener los productos. La energía química radica, precisamente, en las uniones químicas. ¿Qué sucede con la energía durante una reacción química? Toda reacción química lleva asociada una variación de energía. Y esa variación es observable, podría manifestarse como energía luminosa, eléctrica, mecánica o como calor. Tengan en cuenta que cuando estudiamos un proceso químico desde un punto de vista energético, se suele considerar el conjunto de sustancias involucradas en la reacción como el sistema de estudio y el resto, el medio o entorno. En las reacciones químicas exotérmicas se desprende calor, el ΔH es negativo y significa que la energía de los productos es menor que la energía de los reactivos, por ejemplo en las reacciones de combustión. En las reacciones químicas endotérmicas se absorbe calor, ΔH es positivo y significa que la energía de los productos es mayor que la energía de los reactivos, por ejemplo en la fotosíntesis. 1
  2. 2. ECUACIONES TERMOQUÍMICAS. Son las ecuaciones que expresan simultáneamente las relaciones de masa y de entalpías. Guía para escribir e interpretar ecuaciones termoquímicas. 1.- Una ecuación termoquímica se escribe con las fórmulas de los reactivos y de los productos, a sí mismo, los coeficientes estequiométricos siembre se refieren al número de moles de cada sustancia. 2.- Cuando se escriben ecuaciones termoquímicas se deben especificar los estados físicos de todos los reactivos y productos, porque de ellos dependen los cambios reales de entalpías. Usando la siguiente notación: (s) sólido,(l) líquido y (g) gas. 3.- La cantidad de calor asociada a la reacción siempre se escribe en el extremo derecho, la reacción será exotérmica sí ΔH tiene valor negativo, y endotérmica sí ΔH tiene valor positivo. 4.- Cuando se invierte una ecuación, se cambian los papeles de los reactivos y productos. En consecuencia, la magnitud de ΔH para la ecuación es la misma pero cambia de signo 5.- Si se multiplican ambos lados de la ecuación por el factor n, entonces también cambiará por el mismo factor. La cantidad de calor ganada o perdida por una cierta masa de agua cuando varía su temperatura se determina con al siguiente ecuación: Q = mCe ∆T Donde: Q = Cantidad de calor (Calorías) m = masa (g) Ce = Calor específico (cal/gºC) ∆T = Tf – Ti (ºC) La propiedad denominada calor específico, designada por (Ce), se define como la cantidad de calor que se requiere para variar la temperatura de un gramo de sustancia en un grado de temperatura, se tiene entonces: Q Ce = m∆TLa capacidad calorífica (C) de una sustancia es la cantidad de calor requerido para elevaren un grado Celsius la temperatura de una cantidad de sustancia. (cal) C = m Ce = -------------- (ºC)Por ejemplo, el calor específico del agua es de 1 cal/g ºC y la capacidad calorífica de 150g de agua es:C = mCe = ( 150 g ) (1 cal/g ºC) =150 cal/ ºC 2
  3. 3. PROBLEMA RESUELTO.50 g de agua se calientan desde una temperatura de 20 ºC hasta otra temperatura de 60ºC. ¿Cuál es la cantidad de calor absorbida?Masa = 50 gTinicial = 20ºCT final = 60 ºCQ =mCe ∆TQ = (50 g)(1 cal/gºC)(60 ºC – 20 ºC)Q =2000 cal = 2 kcalCuando dos o más sustancias se ponen en contacto, y se determina por ejemplo, latemperatura de equilibrio, se tendrán las siguientes condiciones en el balance de calor:Calor ganado igual a calor perdido.La suma algebraica de los valores debe ser cero.Por ejemplo, se tienen dos masas A y B con temperaturas de 80 y 20 ºCrespectivamente. A pierde calor y B lo gana, luego entonces. QA = QBComo A pierde calor por convención tiene signo (-), B gana por lo tanto, tiene signo (+)por lo que: QB - QA = 0REACCIONES EXOTÉRMICASEl prefijo exo significa ―hacia fuera‖. Por lo tanto entendemos que las reaccionesexotérmicas son aquellas que liberan energía en forma de calor. El esquema general deuna reacción exotérmica puede ser escrito de la manera siguiente, donde A, B, C y Drepresentan sustancias genéricas.A partir de la Ley de la Conservación de Energía, podemos afirmar que ―La energía totalde los reactivos es igual a la energía total de los productos‖.En otras palabras, toda la energía que entró en el primer miembro de la ecuaciónquímica, debe salir íntegramente en el segundo miembro de la ecuación. De dondeobtenemos la siguiente conclusión: si una reacción es exotérmica, entonces la entalpía delos reactivos (Hr ) es mayor que la entalpía de los productos(Hp ), pues una parte de laenergía que estaba contenida en los reactivos fue liberada para el medio ambiente enforma de calor y apenas otra parte de esa energía quedó contenida en los productos.Entonces en una reacción exotérmica: Hr > HpNo es posible determinar directamente la entalpía de cada sustancia participante de unareacción, pero podemos determinar experimentalmente la variación de entalpía ΔH, queocurre cuando una reacción química es realizada. 3
  4. 4. Como en la reacción exotérmica Hr > Hp , entonces en este tipo de reacción el valor deΔH será siempre negativo. Siendo que la reacción exotérmica: ΔH > 0.Observa que no existe energía negativa; un sistema contiene energía. El signo negativode ΔH quiere decir apenas que la energía fue liberada.REACCIONES ENDOTÉRMICASEl prefijo endo significa ―hacia adentro‖. Por lo tanto se entiende que las reaccionesendotérmicas son aquellas que absorben energía en forma de calor. El esquema generalde una reacción endotérmica puede ser escrito de la siguiente manera, donde A, B, C y Drepresentan sustancias genéricas.Una vez que la energía total se conserva del primer para el segundo miembro decualquier reacción química, podemos afirmar que: si una reacción es endotérmica, laentalpía de los productos Hp es mayor que la entalpía de los reactivos Hr , pues unadeterminada cantidad de energía fue absorbida por los reactivos en forma de calor,durante la reacción, quedando contenida en los productos. Siendo que en la reacciónendotérmica: Hp > Hr.Y siendo ΔH = Hp — Hr , entonces en la reacción endotérmica el valor de ΔH serásiempre positivo. Siendo que en la reacción endotérmica: ΔH > 0.PRINCIPIO DE THOMPSEN y BERTHELOTHay un principio fundamental de la Termoquímica, determinado en 1867 por loscientíficos que le dieron sus nombres, que afirma: ―Entre un conjunto de reaccionesquímicas posibles ocurrirá primero, espontáneamente aquella que fuese más exotérmica.”La reacción exotérmica es aquella que libera mayor cantidad de energía en la forma decalor. Esto significa que los productos formados en este tipo de reacción son menosenergéticos, por tanto, mas estables. Espontáneamente, las sustancias solo van areaccionar en busca de mayor estabilidad y de este modo, en busca de liberar mayorcantidad posible de energía. Siendo que podemos decir entonces que: más estabilidad = menos energía = menor ΔH = reacción más espontáneaTal que podemos utilizar el ejemplo: Agregándose los gases F2, Cl2 e Br2 a un recipienteconteniendo gas hidrógeno, puede preverse cual será la reacción que ocurrirá primero através del valor de ΔH de cada una.Como la reacción a) es la que libera mayor cantidad de energía, espontáneamente es lareacción que ocurrirá en primer lugar. 4
  5. 5. En química que hemos aprendido sobre reacciones exotérmicas y endotérmicas. Pero el,¿Cómo es aplicable a nuestra vida cotidiana?, para muchos es desconocido.En primer lugar, una reacción exotérmica es aquella en la que el calor se produce comouno de los productos finales. Debido a la reacción se convierte en calor. Ejemplos dereacciones exotérmicas en nuestra vida cotidiana son: la combustión, como la quema deuna vela, madera y reacciones de neutralización. En una reacción endotérmica, sucedelo contrario. En esta reacción, se absorbe el calor o más exactamente, el calor esnecesario para completar la reacción. La fotosíntesis de las plantas es una reacciónendotérmica química. En este proceso, los cloroplastos en las hojas absorben la luz delsol. Sin luz solar o alguna otra fuente similar de energía, no se puede completar estareacción.En reacciones exotérmicas el cambio de entalpía siempre es negativo, mientras que enla reacción endotérmica el cambio de entalpía siempre es positivo. Esto es debido a laliberación y la absorción de calor en las reacciones, respectivamente. Los productosfinales son estables en reacciones exotérmicas. Los productos finales en reacciónendotérmica son menos estables. Esto es debido a los débiles enlaces formados.‘Endo‘ significa absorber y por lo tanto, en reacción endotérmica, la energía es absorbidadesde el entorno externo. Así, los entornos pierden energía y como resultado, elproducto final tiene mayor nivel de energía que los reactivos. Debido a estos enlaces dealta energía, el producto es menos estable y la mayoría de las reacciones endotérmicasno son espontáneas. ‗Exo‘ significa desprender y es así como se libera la energía enreacciones exotérmicas. Como resultado, el entorno se calienta. Muchas de lasreacciones exotérmicas son espontáneas.Cuando encendemos una cerilla, esto causa una reacción exotérmica. En esta reacción,cuando tomamos el cerillo y lo frotamos para encenderlo, la energía almacenada selibera en forma de calor, espontáneamente y la llama tendrá menor energía que el calorproducido. La energía siendo liberada está previamente almacenada en la cerilla y por lotanto no requiere de ninguna energía externa para que la reacción que se produzca.Cuando el hielo se derrite, será debido al calor a su alrededor. El medio ambiente tendráuna temperatura más alta que el hielo y este calor es absorbido por el hielo. Laestabilidad de los enlaces se reduce y como resultado, se funde en un líquido.Algunas reacciones exotérmicas en nuestras vidas son la digestión de alimentos ennuestro cuerpo, reacciones de combustión, la condensación del agua, explosiones debombas y agregar un metal alcalino al agua. Ahora debe tener una idea de que son lasreacciones exotérmicas y endotérmicas. 5
  6. 6. b) Energía de activación y orientación El hecho de que una reacción sea exotérmica no quiere decir que se de espontáneamente. Generalmente será necesario aportar energía a la reacción para que la reacción tenga lugar: es lo que se conoce como energía de activación. Lo que realmente ocurre es que, una vez que el sistema ha absorbido esa energía de activación, luego desprende una cantidad de calor mayor que la que ha necesitado para activarse, de modo que la reacción en su conjunto desprende energía, es exotérmica.Aún hay otro factor que influye en que se de una reacción: como las reacciones seproducen cuando las moléculas chocan entre sí, no sólo es necesario que las moléculastengan suficiente energía, sino también que los choques se den con la orientacióncorrecta.La simulación de la derecha representa la formación del yoduro de hidrógeno a partir dehidrógeno (en gris) y yodo (en violeta). Puedes elegir entre tres condiciones de reacción(energía menor que la de activación, energía igual o mayor que la de activación peroorientación incorrecta y energía igual o mayor que la de activación y orientacióncorrecta), y observar lo que ocurre en cada uno de los casos.Si nos limitamos a colocar en el mismo recipiente dos sustancias distintas sólotendremos una mezcla física. Por contra, si proporcionamos al sistema una energíasuperior a la energía de activación, se producirá una reacción química, formándose elproducto de la reacción. 6
  7. 7. El acontecimiento de una reacción química está obligatoriamente relacionado con elcontacto entre moléculas reactivas y a una energía mínima necesaria. Esta energíamínima para el acontecimiento de la reacción es llamada como energía de activación.La formación de los productos a partir de los reactivos es un proceso gradual en que losenlaces de los reactivos son rotos en paralelo con la formación de los enlaces de losproductos. Este estado intermedio en que algunos enlaces están semi-rotos y otrossemi-formados es conocido como ―complejo activado‖.Otra exigencia para la formación del complejo activado es que las moléculas reactivancolisiones con orientación favorable a la formación del mismoColisiones con energía y orientaciones adecuadas a la formación del complejo activado,son llamadas como colisiones efectivas. Estos son los principios básicos de la Teoría deColisión.Dada la siguiente reacción: H2 + I2 —-> 2 HIVerifiquemos en la tabla a continuación, en la primer línea una orientación que lleva auna colisión no efectiva y en la segunda línea una que lleva a una colisión efectivaNo todas las colisiones son efectivas, en tanto, todas en que el complejo activado esalcanzado llevan a la formación de los productos.Complejo activado es una estructura intermedia entre los reactivos y losproductos, con enlaces intermediarios entre los dos reactivos y los dosproductos.La energía de activación de la reacción corresponde a la energía necesaria para que lareacción se efectúe con menos energía de los reactivos. Cuanto más baja fuese laenergía de activación de una reacción, más elevada será la velocidad de la misma.Una reacción se llama exotérmica cuando provee para el medio una energía más altaque la necesaria para alcanzar el complejo activado.Cuando una reacción es endotérmica, ella provee para el medio una energía más bajaque la necesaria para alcanzar el complejo activado.Catalizadores son sustancias que disminuyen la energía de activación para una dadareacción, sin alterar el ΔH de la misma. Los catalizadores no se alteran durante lasreacciones.En la autocatálisis, uno de los productos de la reacción actúa como catalizador, al iniciode la reacción es lenta con la formación de este la velocidad va aumentandogradualmente.En la catálisis homogénea, catalizador y reactivos se encuentran en la misma fase. En lacatálisis heterogenea, catalizador y reactivos se encuentran en fases diferentes.Las enzimas son catalizadores que actúan en reacciones biológicas y generalmente sonbastante específicas y presentan temperatura óptima de actuación en el entorno de los37º. 7
  8. 8. c) Entropía:Respecto a la medición de la energía, sólo las diferencias de energía, en lugar de losvalores absolutos de energía, tienen significado físico, tanto a nivel atómico como ensistemas macroscópicos. Convencionalmente se adopta algún estado particular de unsistema como estado de referencia, la energía del cual se asigna arbitrariamente a cero.La energía de un sistema en cualquier otro estado, relativa a la energía del sistema en elestado de referencia, se llama la energía termodinámica del sistema en ese estado y sedenota por el símbolo U .Con base en la observación se llega a las siguientes aseveraciones1. Existe para cada sistema una propiedad llamada energía E. La energía del sistema sepuede considerar como la suma de la energía interna U, de energía cinética Ek, deenergía potencial Ep, y de energía química Ech.a) Así como la Ley de Cero definió la propiedad ―temperatura‖ la Primera Ley define lapropiedad llamada ―energía‖.b) En termodinámica, comparado con lo que comúnmente se discute en los curso defísica o dinámica, se utilizan los términos energía interna y la energía química paradescribir el sistema en estudio. Cabe señalar que este curso deja de lado la energíaquímica pero no descuidaremos la energía interna. En la figura se muestra elmovimiento aleatorio o desorganizado de las moléculas de un sistema. Puesto que elmovimiento molecular es sobre todo una función de la temperatura, la energía internaes a veces llamada energía térmica.Figure: Incremento de la energía interna como consecuencia de la transferencia de calor.La energía interna por unidad de masa u, es una función del estado del sistema. AsíRecordemos que para sustancias puras el estado entero del sistema está especificado sise consideran dos propiedades.El cambio en energía de un sistema es igual a la diferencia entre el calor agregado al sistema y eltrabajo hecho por el sistema, Las unidades son Joulesdonde es la energía del sistema, es el calor suministrado al sistema, y es el trabajo hecho porel sistema, recordemos quea) Al igual que la Ley Cero, La primera Ley describe el comportamiento de esta nueva propiedad, laenergía 8
  9. 9. d) Energía libre y espontaneidad: Energía Libre de Gibbs La energía libre de Gibbs una función de estado introducida por el científico norteamericano Josiah Willard Gibbs (1839-1903) uno de los fundadores de la termodinámica química o termoquímica y es definida como: (1) La introducción de esta función permite evitar el problema que resulta del calculo de la entropía total (Universo, U ) del sistema más entorno ( E ) en proceso: (2) la cual nos dice la tendencia a la espontaneidad de un proceso (según la segunda ley de la termodinámica, si el proceso puede ocurrir espontáneamente) , pues mientras el calculo del cambio de entropía del sistema puede ser encontrada con facilidad (aunque de modo indirecto) no así el de los alrededores o entorno, parece claro que es difícil de medir los cambios de entropía del resto del Universo fuera del sistema. Por ello sería conveniente la introducción de una función que dependiera solo de la entropía del sistema y que nos diera además información (un criterio) sobre la espontaneidad de un proceso físico o químico (eg: una reacción química) . Esta función la cumple la energía libre de Gibbs. Como en el caso de la entalpía y de la energía interna solo podemos medir el cambio en la energía libre de Gibbs. Para un proceso que ocurre a temperatura y presión constante: Donde: ΔG : El cambio en la energía libre de Gibbs ΔH : El cambio en la entalpía T : temperatura absoluta (en Kelvin) ΔS : El cambio en la entropía del sistema Como la energía libre de Gibbs depende de otras funciones de estado termodinámicas: la entalpía y la entropía, se mide en las mismas unidades que la entalpía: Que es lo que distingue G de la energía interna U y entalpía H ? La energía libre es un energía es energía que es disponible en una forma que puede ser usada para realizar trabajo. Esto es, la energía libre de Gibbs mide la cantidad máxima de trabajo que puede ser hecho por un proceso desde una situación de no equilibrio a una de equilibrio (a temperatura constante y presión constante). y la espontaneidad de las reacciones químicas El valor del cambio de la energía libre de Gibbs es un criterio general para la espontaneidad de un proceso químico o físico. ; Proceso espontáneo, la reacción tiene lugar en el sentido directo ; El proceso está en equilibrio, ni espontáneo ni no espontáneo, no hay cambio ; Proceso no espontáneo, tiende a producirse en sentido inverso en la forma espontánea. 9
  10. 10. La diferencia de signo entre y implica que las condiciones para la espontaneidadde un proceso cambian en términos de entropía total (lo cual es universalmentecierto por la segunda ley de la termodinámica) a en termino de la energía librede Gibbs (para procesos que ocurren a presión y temperatura constante).El hecho de que en la ecuación (2) es dependiente de la temperatura implica algunos procesospueden ser espontáneos o no espontáneos dependiendo de la temperatura. Por ejemplo a bajatemperatura un término desfavorable (positivo) puede ser más grande que un termino favorable(positivo) , pero a una temperatura mayor el termino puede ser mucho mayor. Así un procesoendotérmico que no es espontáneo a una baja temperatura puede serlo a una temperatura mayor.Por ello, para saber si un proceso es espontáneo se deben tener en cuanta dos factores: el valorabsoluto y el signo de y . Una reacción exotérmica ( ) puede no ser espontánea, ypor el contrario, una reacción endotérmica ( ) puede serlo si aumenta mucho la entropía. 10
  11. 11. REACCIONES EXERGÓNICAS Y ENDERGÓNICAS ENERGÍA LIBRE Y ESPONTANEIDADAl proceso de degradación de las grandes macromoléculas en otras mucho más pequeñas se ledenomina Catabolismo. Luego hay otro proceso de síntesis de materias orgánicas -con gasto deenergía- que se conoce como Anabolismo. Cada célula desarrolla miles de reacciones químicas quepueden ser:exergónicas (con liberación de energía)endergónicas (con consumo de energía) que en su conjunto constituyen el metabolismo celular:Las reacciones endergónicas se manifiestan durante los procesos anabólicos; de manera que,requieren que se le añada energía a los reactivos (sustratos o combustibles metabólicos), i.e., se lesuma energía (contiene más energía libre que los reactivos).Por otro lado, durante las reacciones exergónicas se libera energía como resultado de losprocesos químicos (e.g., el catabolismo de macromoléculas). La energía libre se encuentra en unestado organizado, disponible para trabajo biológico útil.Las reacciones endergónicas se llevan a cabo con la energía liberada por las reacciones exergónicas.Las reacciones exergónicas pueden estar acopladas con reacciones endergónicas. Reacciones deoxidacion-reduccion (redox) son ejemplos de reacciones exergónicas y endergónicas acopladas.Reacciones endergónicas son aquellas que requieren un aporte neto de energía para tener lugar: losproductos resultantes tienen más energía que los reactivos de partida (la variación de entalpía,ΔH<0). Esto se manifiesta con un enfriamiento, ya que el sistema químico toma energía calorífica delmedio que lo rodea para que ocurra la transformación (de ahí que se conozcan también comoreacciones endotérmicas).Reacciones exergónicas son, por el contrario, aquellas que tienen lugar con un desprendimiento netode energía: los productos tienen menos energía que los reactivos de partida (la variación de entalpía,ΔH>0). Esa energía desprendida se manifiesta en este caso con un incremento de la temperatura delmedio (de ahí que se conozcan también como reacciones exotérmicas). 11
  12. 12. En termoquímica, una reacción endergónica (también llamada reacción desfavorable o noespontánea) es una reacción química en donde el incremento de energía libre es positivo.Bajo condiciones de temperatura y presión constantes, esto quiere decir que el incremento en laenergía libre de Gibbs estándar debe ser positivopara una reacción en estado estándar (a una presión estándar (1 Bar), y unas concentraciones estándar(1 molar) de todos los reactivos y productos).Las reacciones endergónicas se manifiestan durante los procesos anabólicos; de manera que,requieren que se le añade energía a los reactivos (sustratos o combustibles metabólicos), se le sumaenergía (contiene más energía libre que los reactivos). Por otro lado, durante las reaccionesexergónicas se libera energía como resultado de los procesos químicos (ej, el catabolismo demacromoléculas). La energía libre se encuentra en un estado organizado, disponible para trabajobiológico útil. Las reacciones endergónicas se llevan a cabo con la energía liberada por las reaccionesexergónicas. Las reacciones exergónicas pueden estar acopladas con reacciones endergónicas.Reacciones de oxidación-reducción (redox) son ejemplos de reacciones exergónicas y endergónicasacopladas.La constante de equilibrio de la reacción esta relacionado a ΔG por la relación:donde T es la temperatura absoluta y R es el la constante de los gases ideales. Un valor positivo deΔG entonces implica:de modo que a partir de las cantidades de estequiométricas una reacción se moverían hacia laizquierda del equilibrio y no a la derecha.Sin embargo, las reacciones endergónica son bastante frecuentes en la naturaleza, especialmente enla bioquímica y fisiología. Algunos ejemplos de reacciones endergónicas en células incluye la síntesisde proteínas, y el bombeo de Na /K que produce la conducción nerviosa y la contracción muscular.Esto es debido a que la reacciones endorgónicas (no espontáneas) están asociadas a reaccionesespontáneas de forma que el incremento de energía libre total si que es negativo:considerando ambas reacciones globalmente.Las reacciones endergónicas pueden transcurrir si se empuja o tira de ellas con un procesoexergónico (aumentando de estabilidad, lo que produce un incremento negativo de la energía libre). Se puede tirar de los reactivos a través de una reacción endergónica, si los productos de la reaccióndesaparecen rápidamente debido una reacción exergónica subsiguiente. La concentración de losproductos de la reacción endergónica debe mantenerse siempre baja para que la reacción habiendoalcanzado el estado de transición, se ve rápidamente involucrada en un proceso exergónico hasta unestado final mas estable. Una reacción endergónica se puede empujar acoplándola a otra reacción que sea fuertementeexergónica, a través de un intermediario compartido.Esto es frecuente en las reacciones biológicas. Por ejemplo la reacciónpuede ser demasiado endergónica para que tenga lugar. Sin embargo, es posible que acoplándola auna reacción fuertemente exergónica – como, muy a menudo, es la descomposición de ATP en ADP yfosfato inorgánico, ATP → ADP Pi, así queEn este tipo de reacciones, con la descomposición de ATP se aporta la energía libre necesaria paraque la reacción endergónica transcurra, es por esto frecuente que en bioquímica celular se llame alATP "moneda universal de energía" de todos los organismos vivos 12
  13. 13. 3.2. Energéticos de la vida a) Carbohidratos. Energía de disponibilidad inmediata. Estructura. Actividad óptica. Mono, di y polisacáridos.Los carbohidratos, o hidratos de carbono, glúcidos o azúcares nos aportan abundante energía peroprimero veremos su clasificación y sus funciones.Los Carbohidratos, también llamados hidratos de carbono, glúcidos o azúcares son la fuente másabundante y económica de energía alimentaria de nuestra dieta.Están presentes tanto en los alimentos de origen animal como la leche y sus derivados como en losde origen vegetal; legumbres, cereales, harinas, verduras y frutas.Dependiendo de su composición, los carbohidratos pueden clasificarse en:Simples Monosacáridos: glucosa o fructosaDisacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos: lactosa, maltosa,sacarosa, etc.Oligosacáridos: polímeros de hasta 20 unidades de monosacáridos.Complejos Polisacáridos: están formados por la unión de más de 20 monosacáridos simples.Función de reserva: almidón, glucógeno y dextranos.Función estructural: celulosa y xilanos.Funciones de los carbohidratosFunción energética. Cada gramo de carbohidratos aporta una energía de 4 Kcal. Ocupan el primerlugar en el requerimiento diario de nutrientes debido a que nos aportan el combustible necesariopara realizar las funciones orgánicas, físicas y psicológicas de nuestro organismo.Una vez ingeridos, los carbohidratos se hidrolizan a glucosa, la sustancia más simple. La glucosa esde suma importancia para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central (SNC) Diariamente,nuestro cerebro consume más o menos 100 g. de glucosa, cuando estamos en ayuno, SNC recurre alos cuerpos cetónicos que existen en bajas concentraciones, es por eso que en condiciones dehipoglucemia podemos sentirnos mareados o cansados.También ayudan al metabolismo de las grasas e impiden la oxidación de las proteínas. Lafermentación de la lactosa ayuda a la proliferación de la flora bacteriana favorable.Carbohidratos y fibra vegetalLa fibra vegetal (presente en los carbohidratos complejos) presenta infinidad de beneficios, ayuda ala regulación del colesterol, previene el cáncer de colon, regula el tránsito intestinal y combate lassubidas de glucosa en sangre (muy beneficiosa para los diabéticos), aumenta el volumen de lasheces y aumenta la sensación de saciedad, esto puede servirnos de ayuda en las dietas de control depeso.También se ha demostrado que los alimentos ricos en fibra soluble consiguen mayor efectohipocolesterolemiante que los vegetales ricos en fibra insoluble como el salvado al modular laabsorción de grasas, colesterol y azúcares en el intestino.El requerimiento diario aconsejado es de 30 gramos al día, obtenida a través de frutas, verduras,legumbres y cereales integrales.Grandes ingestas de fibra (más de 30 g. al día) tiene efectos perjudiciales ya que afecta la absorciónde ciertos nutrientes como el calcio, el zinc y el hierro. 13
  14. 14. La fibra dietética no se considera un nutriente ya que carece de valor calórico, razón por la cualnuestro organismo no puede absorberla ni metabolizarla para obtener energía.Engloba a todas aquellas sustancias vegetales que nuestro aparato digestivo no puede digerir,actuando fundamentalmente sobre el tránsito intestinal combatiendo el estreñimiento.Requerimientos diarios de carbohidratos en la dietaEn una dieta equilibrada, la ingesta de alimentos ricos en carbohidratos es del 55%, un 30% degrasas y el 15% restante de proteínas.Dentro de los carbohidratos se diferencian los simples o de rápida asimilación, como los dulces:galletas, chocolates, mermeladas, postres, etc. y los complejos o de lenta asimilación como loscereales integrales, verduras y frutas frescas, lácteos y legumbres.Por lo que si deseamos controlar nuestro peso, evitar las caídas bruscas de azúcar en sangre y losefectos que producen en nuestro estado de ánimo, debemos limitar los azúcares simples yconcentrarnos en los complejos o de asimilación lenta.Una dieta basada en el consumo de cereales integrales libera una corriente continua de glucosa ensangre que permanece por varias horas.Debemos consumir entre 3 y 5 raciones al día de carbohidratos por ejemplo:2 piezas de fruta fresca.50 a 100 g. de arroz o pasta integral.30 a 40 g. de galletas o pan integral.30 a 60 g. de fruta desecada.Lamentablemente, la alimentación de la sociedad moderna hoy en día, incluye el consumo del 70%de carbohidratos, de los cuales, ni el 20% son complejos o de lenta asimilación, es por esto, quejunto al consumo excesivo de azúcares simples y grasas se detectan tantos casos de sobrepeso,obesidad, problemas cardio-circulatorios, colesterol, etc.Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρ "azúcar") sonmoléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y seclasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehído. Son la formabiológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Otras biomoléculas energéticas son las(lípidos) grasas y, en menor medida, las proteínas y los ácidos nucleídos.El término "hidrato de carbono" o "carbohidrato" es poco apropiado, ya que estas moléculas no sonátomos de carbono hidratados, es decir, enlazados a moléculas de agua, sino que constan de átomosde carbono unidos a otros grupos funcionales. Este nombre proviene de la nomenclatura química delsiglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula elemental Cn(H2O)n (donde"n" es un entero=De 3 en adelante; según el número de átomos). De aquí que el término "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien posteriormente se vio que otras moléculas con las mismascaracterísticas químicas no se corresponden con esta fórmula. Además, los textos científicosanglosajones aún insisten en denominarlos carbohydrates lo que induce a pensar que este es sunombre correcto. Del mismo modo, en dietética, se usa con más frecuencia la denominación decarbohidratos.Los glúcidos pueden sufrir reacciones de esterificación, aminación, reducción, oxidación, lo cualotorga a cada una de las estructuras una propiedad especifica, como puede ser de solubilidad. 14
  15. 15. SinónimosCarbohidratos o hidratos de carbono: Ha habido intentos para sustituir el término de hidratos decarbono. Desde 1996 el Comité Conjunto de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada(International Union of Pure and Applied Chemistry) y de la Unión Internacional de Bioquímica yBiología Molecular (International Union of Biochemistry and Molecular Biology) recomienda el términocarbohidrato y desaconseja el de hidratos de carbono.Glúcidos: Este nombre proviene de que pueden considerarse derivados de la glucosa porpolimerización y pérdida de agua. El vocablo procede del griego "glycýs", que significa dulce.Azúcares: Este término sólo puede usarse para los monosacáridos (aldosas y cetosas) y losoligosacáridos inferiores (disacáridos). En singular (azúcar) se utiliza para referirse a la sacarosa oazúcar de mesa.Sacáridos: Proveniente del griego σάκχαρον que significa "azúcar". Es la raíz principal de los tiposprincipales de glúcidos (monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos). 15

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