Bioenergética

Tema 2 Bioenergética
En la bioenergética estudiamos como la energía se transforma, modifica, adquiere y elimina por los seres vivos.
Los principios de la bioenergética universales y generales fueron escritos por Lavoiser, definiciones necesarias:
La bioenergética es la disciplina que se encarga de estudian como los si adquieren y utilizan la energía, analizando también sus transformaciones.
La termodinámica, herramienta para estudiar la bioenergética, herramientas para estudiar los cambios de energía.
El sol como la principal fuente de E.
1Ley Principio de conservación de la energía, explica que en cualquier sistema vivo la energía permanece constante. Ni se crea ni se destruye, se modifica y se transforma.
2Ley En todos los seres vivos hay un aumento de la entalpia.
3Ley Si tenernos un compuesto sólido cristalizado con Tª próxima a 0K su desorden tienen un valor de 0, es decir está ordenado.
Los sistemas vivos en función de si intercambian energía con el medio
Sistema aislado, no existe intercambio de energía ni materia.
Sistema cerrado, intercambia energía pero no materia
Sistema abierto, intercambio de energía y de materia, es el que estudia los bioquímicos
Conceptos básicos
*Entalpia, desorden molecular
*Energía libre de Gibs G, cantidad de energía requerida para desarrollar una reacción a una Tª y P constantes.
*Entalpia H, calorías de un sistema. Nos da idea de la composición y del enlace.
ΛG: intenta conseguir que Keq esté en equilibrio, es decir, la E de Gibs varía para que un sistema esté en equilibrio.En condiciones estándar 25C y 1atm, la energía de Gibs se representa por ΛGº *ΛG’ es función de las concentraciones y de la Tª.
La diferencia entre ΛGº y ΛGº’ es que en ΛGº tenemos 25º, 1atm y [H+] 1M y en ΛGº’ pH=7.
En una reacción el valor de ΛGº’ puede ser:
*negativo, se dice que la reacción ocurre hacia delante, de izq. A derecha y es exergónica.
cero, la reacción está en equilibrio, las velocidades en ambas direcciones son equivalentes.
Positivo ocurre en sentido negativo, de derecha a izq. Requiere energía, endergónica.
La relación de acción de masas Q es el cociente de las masas de sustratos y productos cuando esta no está en el equilibrio
En función de Q tenernos
**Reacciones próximas al equilibrio, el valor de Q es muy próximo a Keq. Cuando se calcula ΛG’ sale un valor muy pequeño, reciben el nombre de reacciones reversibles porque es relativamente fácil que pasen de ser endergónicas a exergónicas. Están controladas por cambios en las concentraciones de sustratos y productos.
**Reacciones metabólicamente irreversibles, cuando es diferente que Keq unos dos órdenes de magnitud. Son puntos de regulación de toda la ruta metabólica y su ΛG’ es muy alto. Son irreversibles porque se desplazan solo hacia un lado.
Reacciones Acopladas
Decimos que son acopladas porque la segunda de ellas requiere energía o productos generados en la primera. La mayor parte de las reacciones no pueden desarrollarse espontáneamente porque no tienen energía suficiente. La mayoría son energéticamente desfavorables. Una es endergónica y la otra exergónica.
En el organismo las células heterotróficas adquieren E de las moléculas de nutrientes y las cél. Fotosintéticas la adquieren de la radiación solar. Ambos tipos transforman esta energía en ATP. Las células heterotróficas obtienen energía por el catabolismo de moléculas y la utilizan para producir ATP a partid de ADP y Pi, a continuación del ATP cede parte de su energía a procesos endergónicos. Esta E se almacena en los tres enlaces y se libera cuando sufre hidrólisis. Además esta molécula transmite un grupo fosfato esencial en muchas reacciones.
El ATP actúa como intermediario incluso en reacciones acopladas es una importantísima moneda porque se regenera y reconstituye muy rápidamente. Además es universal y sirve de conexión entre organismos autótrofos y heterótrofos.
Toda la E del ATP se puede consumir en
*Trabajo mecánico, contracción muscular.
*Trabajo químico porque promueve todas las reacciones.
*Trabajo osmótico, el ATP es la energía de transporte contra gradiente a través de la membrana.
Reacciones de óxido-reducción REDOX
Un compuesto se oxida cuando pierde electrones y se reduce cuando los gana. El potencial de reducción es la capacidad de un componente o un sistema de captar electrones. La ecuación de Nernst nos permite calcular el potencial de reducción sabiendo el potencial de reducción estándar:
E y Eo son potenciales, n el nº de moles que pueden captar y F la constante de Faraday. El potencial medio es igual al potencial electro químico en el que el 50% ha captado e-. ΛGº’ de una reacción de oxido reducción se calcula: ΛGº’=-nF•ΛGo’ (F=96.48J/vmol R=1.987cal/mol.)
La ferredoxina es una proteína que actúa como donante de electrones, en humanos, adenoxina, ahora interpretamos una grafica de su variación. La gráfica interpreta cómo varía la capacidad de absorber luz a medida que aumenta el potencial SHE electrodo estándar de hidrógeno.
A la ferredoxina totalmente oxidada añadimos gotitas de de agente reductor e introducimos electrodos conectados a un voltímetro. La lectura va variando a medida que aumenta la cantidad de agente reductor, ditionito sódico. A medida que aumenta la cantidad de agente varía la absorvancia. El punto intermedio nos da el Em potencial medio de oxidoreducción.
Coenzimas para la conservación de la energía
Hay algunas moléculas a parte del ATP que actúan como reservarios de energía, como NAD+ y NADP+. Cuando obtenemos energía en las reacciones catabólicas, esta se almacena en ATP, NAD+ dando lugar a NADH y el NADP+ NADPGH para ser liberada y utilizada en los procesos anabólicos.
Estas moléculas actúan como coenzimas para ayudar a enzimas a realizar las reacciones, transportadoras de 2 electrones que captan de las reacciones catabólicas, además transfieren un anión hidruro (H-).