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TEMA 19
INTRODUCCION
AL
METABOLISMO.
Relaciones termodinámicas. Compuestos ricos en
energía
Los seres vivos:
-Desarrollan trabajo para permanecer vivos, crecer y reproducirse.
- Tienen capacidad para aprovechar energía y canalizarla en trabajo
biológico.
- Realizan diversidad de conversiones de una forma de energía en otra
(transducciones de energía).
Usan la energía química de los combustibles:
- para la síntesis de moléculas complejas a partir de precursores sencillos.
- para generar gradientes de concentración o eléctricos.
- para el movimiento.
- generan calor.
- pueden generar luz.
Los Seres vivos por la fuente de energía que utilizan se dividen en:
- FOTOTROFOS.
- QUIMIOTROFOS.
Según la fuente de Carbono utilizada en:
- AUTÓTROFOS.
- HETERÓTROFOS.
La fuente de Nitrógeno para la síntesis de aminoácidos, nucleótidos.
- En plantas se utiliza amoniaco, nitratos o nitritos.
- En vertebrados se utilizan compuestos nitrogenados orgánicos.
El Nitrógeno atmosféricos sólo es asimilado por bacterias fijadoras
de N2 (Cianobacterias y algunas bacterias del suelo) que lo convierten en amoniaco.
BIOENERGÉTICA:
CAMPO DE LA BIOQUÍMICA RELACIONADO CON LA TRANSFORMACIÓN
Y EMPLEO DE LA ENERGÍA POR LAS CÉLULAS VIVAS
ESTUDIO CUANTITATIVO DE LAS TRANSDUCCIONES DE ENERGÍA QUE
TIENEN LUGAR EN LAS CÉLULAS.
LAS TRANSFORMACIONES BIOLÓGICAS DE ENERGÍA SIGUEN LAS
LEYES DE LA TERMODINÁMICA
LEYES DE LA TERMODINÁMICA:
-1ª LEY: EN CUALQUIER TRANSFORMACIÓN FÍSICA O QUÍMICA LA CANTIDAD
TOTAL DE ENERGÍA DEL UNIVERSO PERMANECE CONSTANTE
-2ª LEY: TODOS LOS CAMBIOS FÍSICOS O QUÍMICOS TIENDEN A EVOLUCIONAR
EN LA DIRECCIÓN EN LA QUE LA ENERGÍA ÚTIL EXPERIMENTE UNA DEGRADACIÓN IRREVERSIBLE HACIA UNA FORMA AL AZAR, DESORDENADA
LLAMADA ENTROPÍA. SE INTERRUMPEN EN UN PUNTO DE EQUILIBRIO
EN EL QUE LA ENTROPÍA FORMADA ES LA MAXIMA POSIBLE EN LAS CONDICIONES EXISTENTES.
Sistema reaccionante: Conjunto de materia que está experimentando
un proceso físico o químico (organismo, célula o dos compuestos que reaccionan).
Junto con el entorno constituyen el universo.
Existen SISTEMAS AISLADOS O CERRADOS que no intercambian energía
con el entorno. Pero en el mundo biológico, los sistemas que reaccionan intercambian energía con su entorno.
MAGNITUDES TERMODINÁMICAS
ENERGÍA LIBRE : CANTIDAD DE ENERGÍA CAPAZ DE REALIZAR
TRABAJO EN UNA REACCIÓN A TEMPERATURA Y PRESIÓN CONSTANTE
Reacciones exergónicas o endergónicas.
ENTALPÍA : CANTIDAD DE CALOR QUE EL SISTEMA REACCIONANTE
LIBERA O ABSORBE DEL ENTORNO A TEMPERATURA Y PRESIÓN CONSTANTE
Reacciones exotérmicas o endotérmicas.
ENTROPÍA : EXPRESIÓN CUANTITATIVA DEL DESORDEN DEL SISTEMA
En los sistemas biológicos (temperatura y presión constantes) :
ΔG = ΔH - TΔS
LOS SERES VIVOS CONSERVAN SU ORDEN INTERNO TOMANDO DE SU
ENTORNO E. LIBRE EN FORMA DE NUTRIENTES O LUZ SOLAR Y DEVOLVIENDO AL ENTORNO UNA CANTIDAD IGUAL DE ENERGÍA EN FORMA DE
CALOR Y ENTROPÍA.
LAS CÉLULAS SON SISTEMAS ISOTÉRMICOS QUE FUNCIONAN A T Y P CTES
LA VARIACIÓN DE ENERGÍA LIBRE SE RELACIONA CON LA CONSTANTE DE
EQUILIBRIO DE UNA REACCIÓN
a A + b B <—> c C + d D
[C]c [D]d
K´eq = ------------------[A]a [B]b
ΔGº´ = - 2,303 RT log K´eq
[C] [D]
ΔG = ΔGº´ + 2,303 RT log----------------[A] [B]
LAS VARIACIONES DE ENERGÍA LIBRE EN CONDICIONES ESTÁNDAR DE
LAS REACCIONES QUÍMICAS SON ADITIVAS
HIDRÓLISIS
DE ENLACES
FOSFATO EN
EL ATP
REACCIONES DE
HIDRÓLISIS DE
COMPUESTOS
FOSFORILADOS