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Un sistema abierto sería uno que puede intercambiar materia

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Sandra Bezada Quintana

on 27 June 2016

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Transcript of Un sistema abierto sería uno que puede intercambiar materia

BIOENERGETICA
Un
sistema abierto
puede intercambiar materia y energía con el exterior.

Un
sistema cerrado
es un sistema que no puede intercambiar materia con el exterior pero sí intercambiar energía.

Un
sistema se considera aislado
cuando este no intercambia ni materia ni energía con el exterior.

1. Reacciones no Redox.
Son aquellas en las que no existe transferencia de electrones, es decir, no existen cambios en los números de oxidación.

2. Reacciones Redox
.
Son aquellas en las que existe transferencia de electrones de uno a otro átomo, es decir, existen cambios en los números de oxidación de los átomos.


D - Por la transferencia de electrones

Las células necesitan energía para realizar trabajo.
Se disponen de mecanismos transformadores de energía

La
glucolisis y la respiración aerobia
(vía fosforilación oxidativa) consigue ATP para reacciones de síntesis

Síntesis de ATP

El metabolismo es una red de rutas con reacciones acopladas
El catabolismo obtiene energía, el anabolismo la usa

Independientemente de la fuente primaria, los ribonucleótidos trifosfato aportan la energía metabólica a las reacciones biológicas

El metabolismo es una red de rutas con reacciones acopladas

El
acetil CoA y el ciclo de Krebs
son los puntos de enlace entre catabolismo y anabolismo

El metabolismo es una red de rutas con reacciones acopladas de degradación (catabolismo) y síntesis (anabolismo)

ATP a ADP y a AMP

ATP, enlaces ricos en Energía

1° ley de la Termodinámica:
• No se puede obtener algo a partir de nada. La E. No se crea ni se destruye, sólo se transforma.
2° ley de la Termodinámica:
No se puede quedar “siempre a mano”. En el cambio parte de la energía útil se torna inferior, menos útil y más dispersa.

¿Qué tanto se aprovecha la Energía?

La energía varía en su calidad o aptitud para hacer trabajo útil.

• La energía de
alta calidad
posee
baja entropía
.

• La energía de
baja calidad
posee
alta entropía
.


La entropía es una medida del orden (o desorden) de un sistema (S).
CALIDAD DE ENERGIA


Fuente de energía
fototrofo (plantas, algas y algunas bacterias)
quimiotrofo (animales, hongos, protozoos y algunas bacterias)

Fuente de carbono
autótrofo (Ci) (plantas, algas y algunas bacterias)
heterótrofo (comp. orgánico) (animales, hongos, protozoos y algunas bacterias)

Relación con el oxígeno
aerobio
anaerobio
(fermentativo)

Fuente de nitrógeno
orgánico (animales, hongos, protozoos y algunas bacterias)
inorgánico (NH3, NO3-, NO2-) (plantas, algas y algunas bacterias

La conversión de energía y la transformación de materia constituyen el metabolismo

Tipos de metabolismo

De las rutas catabólicas se obtiene energía; las anabólicas la usan

Todas las células
requieren energía
Para realizar
sus actividades

La ENERGIA solar es la fuente principal de energía primaria en los ecosistemas

Qué tipo de sistema es??

Termodinámica.Concepto
Sistema termodinámico
Leyes de la termodinámica
Transformación de la energía biológica.

OBJETIVO
• Explicar los principios de la termodinámica a través del estudio de la energía libre necesaria para las reacciones bioquímicas a nivel celular.


BIOENERGETICA

que deben ser finamente reguladas

El metabolismo es una red de rutas con reacciones acopladas

Obtención de poder reductor para reacciones de síntesis
en el citosol

NADH y FADH2

“ La entropía del Universo Aumenta”

“ La energía total del universo permanece constante”

Leyes de la termodinámica

Energía:
“capacidad para realizar un trabajo”

Mantenimiento de una estructura altamente organizada (biosíntesis de macromoléculas).


Producción, almacenamiento y uso de energía (degradación de macromoléculas).

La célula necesita energía:

Obtención de poder reductor para reacciones de síntesis
en el citosol

El valor de ΔG varía de acuerdo con la concentración de los reactivos y los productos. Cuando el ΔG alcanza 0 la reacción no produce ningún resultado neto en el sistema; este estado es el llamado punto de
equilibrio químico

DG = Energía libre :
Energía disponible para realizar un trabajo

Al romperse los enlaces el contenido energético aumenta o disminuye

ATP

El incremento en entropía (ΔS > 0) es considerado favorable debido a que el Universo tiende en dicho sentido.

ENTROPIA: (símbolo S) es la medida de desorden de alguna cosa. Energía no útil para realizar un trabajo.

ENTROPIA Y ENTALPIA

Si la entalpía de los reactivos al ser convertidos en productos disminuye (ΔH < 0), significa que los productos se enfrían y parte de la energía es liberada al entorno.

ENTROPIA Y ENTALPIA

TRABAJO MECANICO

Energía:
“capacidad para realizar un trabajo”

ATP

Bioenergética

A - Por la forma de la reacción

CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS :

C - Por el sentido de la reacción

1. Reversible.
Aquella que se produce en ambas direcciones

2. Irreversible.
Aquella que se produce en una dirección.


B - Por el intercambio de calor (energía)

1. Endotérmicas (endergónicas).
Se efectúa con absorción de calor o energía.

2. Exotérmicas (exergónicas).
Se efectúa con desprendimiento de calor o energía.


Ejemplo:
sistemas químicos TERMODINAMICOS

Parte del universo que se aisla para su estudio.
Se clasifican según el grado de aislamiento que presentan con su entorno.

Una reacción se representa por una ecuación química en la que cada uno de los miembros está expresado por las fórmulas de las sustancias que intervienen en la reacción.

Es toda transformación que experimenta una sustancia en su estructura molecular por acción de otra o de un agente energético, para formar otras sustancias diferentes a las iniciales.

A + B = C + D
REACCIÓN QUÍMICA.

Estudio de la naturaleza físico-química que gobierna los procesos de transducción de energía en los seres vivos.

Estudio de las trasformaciones de energía que tiene lugar en la célula (organismos vivientes)

Bioenergética

Sabemos que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Pero en el trayecto hay una pérdida inevitable.

2016

M.V. Mg. Sandra Bezada Quintana
Laboratorio de Bioquímica, Nutrición y Alimentación Animal
FMV- UNMSM


BIOENERGETICA

Los H+ vuelven a favor de gradiente a su compartimento original activando a la ATP sintasa

Síntesis de ATP
Fosforilación quimiosmótica


Cadenas transportadoras de electrones

La energía electrónica liberada se aprovecha para generar un gradiente quimiosmótico a ambos lados de una membrana

Aparato fotosintético cloroplastidial

Cadena respiratoria mitocondrial

ENTALPIA: La entalpía es el contenido de calor de una sustancia (H).


LA ENTROPIA ES EL “DESORDEN”.

Entropía:

Desigualdad de Clausius

Origen: Rudolf Clausius


Ecuación General:




Cambio de entropía:

Δ


ENERGÍA

ENTORNO

SISTEMA

El objeto de la Termodinámica es el estudio
de la energía y sus transformaciones, entendida
ésta como la capacidad de un sistema para
realizar un trabajo o para suministrar calor.

Sistema y entorno

Reducción de CO2

REDUCCION

OXIDACION

REACCIONES BIOQUIMICAS DE OXIDO-REDUCCION

Lactato
deshidrogenasa

Piruvato

Lactato

NIVELES DE ORGANIZACIÓN CELULAR

Por qué necesitamos conocer la termodinámica?

La Termodinámica es esencial para la física: nos permite estudiar maquinas térmicas, agujeros negros...

La Termodinámica es esencial para la química.
Explica por qué las reacciones tienen lugar y nos permite predecir la cantidad de calor que liberan y el trabajo que pueden realizar.

Forma parte de nuestras vidas, ya que el calor emitido por los combustibles al quemar y los recursos energéticos aportados por los alimentos que ingerimos, están gobernados por principios termodinámicos.

Conocimientos previos:
El concepto de energía y sus diversas formas de manifestarse.
¿A qué sistema pertenecen?
ATP
La Energía se puede manifestar de diversas formas
ENERGIA-Unidades:

Caloría (cal): cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14,5 °C a 15,5°C.

Joule (J): el joule equivale a 10.000.000 ergios.
Un ergio es la cantidad de energía necesaria (o utilizada) para acelerar una masa de 1 g a 1 cm/seg.

Equivalencia: 1 cal = 4,184 J
Metabolismo basal:
cantidad de energía mínima requerida para mantener los procesos vitales de un animal en ayuno y reposo.
Esta energía se utiliza para mantener la actividad celular esencial, respiración, circulación de la sangre, etc.
Se estima a partir de la cantidad total de calor liberada por un animal en estado post-absortivo (ayuno), quieto, conciente, sin actividad sexual, y en un ambiente termo-neutro.
Requerimiento de mantenimiento
: es la cantidad de energía requerida por un animal para mantener un balance energético neutro (no ganar ni perder peso, ni cambiar su composición corporal).
Se estima a partir del metabolismo de ayuno más los requerimientos de energía por actividad, etc..
Energía bruta (EB):
energía liberada como calor cuando una sustancia orgánica es completamente oxidada a dióxido de carbono y agua.
Energía digestible (ED)
: EB consumida (EBc) menos la cantidad de EB excretada en heces (EH).
(ED = EBc - EH)
Energía metabolizable (EM)
: ED menos la cantidad de energía perdida en forma de gases (Eg, principalmente metano) y orina (Eo).
(EM = ED - Eg - Eo; ó EM = EBc - EH - Eg - Eo)
Nota: las pérdidas en gases y orina representan en conjunto (aproximadamente): rumiantes: 18 % de la ED; equinos: 17-9 % de la ED; porcinos: 4-5 % de la ED. ikk
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