BIOENERGETICA modif

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TERMODINAMICA
Es la rama de la física que trata de la energía y sus transformaciones Estudia las transformaciones del calor y de la energia en un“universo” compuesto por un sistema y su entorno (fi g. 4.1).
 
El sistema se define según el interés del investigador; por ejemplo, puede ser un organismo completo, una sola célula, o una reacción que tiene lugar en un matraz. En un sistema abierto la materia y la energía se intercambian entre el sistema y sus alrededores. 
Si solo se puede intercambiar energía con el entorno, se dice que el sistema es cerrado. Los seres vivos, que consumen nutrientes de sus alrededores y liberan a ellos productos de desecho, son sistemas abiertos.
BIOENERGÉTICA
 Rama de la termodinamica
 “Ciencia que describe la forma en la que los organismos adquieren, canalizan y utilizan la energía”
El componente principal de la bioenergética es la transformación de la energía, es decir la conversión de una forma de energía en otra, las cuales siguen las leyes de la Termodinámica. 
El intercambio de energía entre un sistema y sus alrededores solo puede producirse de dos formas:
 El calor (q), movimiento molecular aleatorio, puede transferirse al sistema o fuera de el, o 
El sistema puede realizar trabajo (w) sobre su entorno o el entorno realizar trabajo sobre el sistema.
La energía se transfiere en forma de calor cuando el sistema y sus alrededores tienen temperaturas diferentes y en forma de trabajo cuando una fuerza mueve un objeto.
BIOENERGÉTICA
El calor y el trabajo no son propiedades del sistema, pueden ser considerados como una “energía en transito” entre el sistema de sus alrededores.
Las funciones termodinámicas incluyen la entalpia, la entropía y la energía libre.
Las transformaciones químicas se acompañan de cambios energéticos. Varias propiedades termodinámicas son funciones de estado: solo dependen de sus estados inicial y final y son independientes de las vías utilizadas para ir desde el estado inicial hasta el estado final. 
Por ejemplo, el contenido energético de una molécula de glucosa es el mismo sin importar si se ha sintetizado mediante la fotosíntesis o por la degradación de la lactosa (azúcar de la leche).
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BIOENERGÉTICA
Sistema
Parte del universo que elegimos para estudiar.
BIOENERGÉTICA
 Cerrado : Se intercambia energía entre el
 sistema y su entorno
Sistema
 
 Abierto :materia y energía se intercambian entre el sistema y sus alrededores 
 
 
El concepto moderno de energía es un invento de la Revolución Industrial. 
En el siglo xix las investigaciones sobre la relación entre el trabajo mecánico y el calor condujeron al descubrimiento de un conjunto de reglas, denominadas leyes de la termodinamica, que describen las transformaciones energéticas:
BIOENERGÉTICA
“Leyes de la termodinámica”
1. Primera ley de la termodinámica: la cantidad total de energía del universo es constante. La energía no se crea ni se destruye, solo puede transformarse de una forma a la otra.
2. Segunda ley de la termodinámica: el desorden del universo aumenta siempre. En otras palabras, los procesos físicos y químicos se producen de manera espontanea solo cuando incrementan el desorden del universo.
3. Tercera ley de la termodinámica: al acercarse la temperatura de un cristal solido perfecto al cero absoluto (0 K), el desorden se aproxima a cero.
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ENTALPÍA
En sistemas bioquímicos la presión es casi constante y los cambios de volumen son insignificantes. 
 Entonces, los cambios de entalpia son en esencia iguales a los cambios de energía interna:
 ΔH = ΔE
Cuando ΔH es negativa (ΔH < 0), el proceso, o la reacción, libera calor y se denomina exotérmico
. 
Cuando ΔH es positiva (ΔH > 0), se absorbe calor del entorno y el proceso se llama endotérmico. 
En los procesos isotérmicos (ΔH = 0), no se
 intercambia calor con el entorno.
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“Segunda ley de la termodinámica”
 Establece que la entropía de un sistema aislado tiende a aumentar hasta un valor máximo.
Según la segundaley, todos los procesos espontáneos se producen en la dirección que incrementa el desorden total del universo (un sistema y sus alrededores)
BIOENERGÉTICA
Todo sistema contiene una cierta cantidad de energía interna: E
Incluye todas la formas de energía que pueden intercambiarse mediante procesos físicos simples (no nucleares) o reacciones químicas.
En las condiciones en que los organismos vivientes se desenvuelven , las reacciones químicas se realizan en condiciones de temperatura y presión constantes, sólo una fracción de la energía liberada en los procesos bioquímicos es disponible para realizar trabajo de algún tipo, es lo que conocemos como Energia libre
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Energía libre de Gibbs (G)
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Los procesos que se acompañan de cambios de energía libre negativos se denominan: EXERGÓNICOS.
Los que cursan con cambios de energía libre positivos se denominan ENDERGÓNICOS
BIOENERGÉTICA
El cambio de energía libre, G, es una medida del máximo trabajo útil que puede obtenerse de cualquier reacción.
La eficiencia de un proceso bioquímico se define por la proporción entre el trabajo realmente realizado y el trabajo máximo esperado según el cambio de energía libre. 
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Reglas de la energía libre
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De que forma determinan H y S el efecto de la temperatura en los procesos o reacciones.
BIOENERGÉTICA
El cambio de energía libre de una reacción química depende del cambio estándar y de las concentraciones.
 G= G(productos) – G(reactivos)
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 Gº= la energía libre por mol de sustancia en el estado estándar.
 G= Cambio de energía libre del estado estándar.
 Gº= -RT In K
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REACCIONES ACOPLADAS
Las reacciones termodinámicamente desfavorecidas pueden pasar a ser favorecidas si se acoplan con reacciones fuertemente exergónicas.
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A B Gº= + 10kj/mol
C D Gº= - 30kj/mol
A B Gº= + 10kj/mol
C D Gº= - 30kj/mol
A + C B + D Gº= - 20kj/mol
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Compuestos de Fosfatos de alta energía como lanzaderas de energía.
La hidrólisis de ATP es altamente exergonica con un valor de 
 Gº=-31kj/mol 
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 La molécula de ATP y sus reacciones de hidrólisis
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Factores que hacen que estos cambios de energía libre sean elevados.
Estabilización de resonancia de los productos de fosfato
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Hidratación adicional de los productos de hidrólisis
Repulsión electrostática entre productos cargados.
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El ATP es la moneda de cambio de energía libre de la vida. 
Su utilidad depende de transferencia de fosfato intermedio.
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La hidrólisis del ATP puede producirse de dos formas:
La separación del fosfato Terminal para producir adenosindifosfato(ADP) y ortofosfato(Pi)
Separacion entre el segundo enlace fodfoanhidrido para dar adenosinmonofosfato(AMP) y pirofosfato(PPi)
Gracias!!!
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Metaestabilidad
 Metaestable es aquel compuesto que es termodinámicamente inestable pero que, en ausencia de un catalizador, solo puede degradarse de manera lenta.
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Entropía
 
 Es una medida de la aleatoriedad o desorden existente en un sistema.
Su símbolo es S
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 Entropía
Tercera Ley de la Termodinámica
 El valor mínimo de la entropía (cero) se da únicamente para un cristal perfecto en el cero absoluto de temperatura (0K o -273ºC)
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 Entropía