Bioenergética y Termodinámica

Study Notes

La bioenergética describe la transferencia y utilización de energía en sistemas biológicos.
Los sistemas biológicos se pueden categorizar como sistemas abiertos, cerrados o aislados basados en su intercambio de energía y materia con el entorno.
Los sistemas abiertos permiten la transferencia de energía y materia con el entorno.
Los sistemas cerrados permiten la transferencia de energía, pero no de materia.
Los sistemas aislados no permiten la transferencia de energía ni de materia.

La primera ley de la termodinámica establece que la energía total de un sistema y su entorno permanece constante. La energía no se pierde ni se gana, solo se transforma.
La segunda ley de la termodinámica establece que en un proceso espontáneo, la entropía total (desorden) de un sistema debe aumentar.

La bioenergética se basa en conceptos de la termodinámica, especialmente la energía libre (∆G).
El cambio en la energía libre (∆G) indica la factibilidad energética de una reacción química.
Un ∆G negativo indica una reacción espontánea (exergónica), mientras que un ∆G positivo indica una reacción que requiere energía (endergónica).

Entalpía (∆H): Medición del contenido de calor de los reactivos y productos.
Entropía (∆S): Medición del cambio en el desorden o azar de los reactivos y productos.
∆G = ∆H - T∆S: El cambio en energía libre es la diferencia entre el cambio en entalpía y el producto del cambio en entropía y la temperatura.

Los procesos exergónicos liberan energía libre (∆G negativo) y ocurren espontáneamente.
Los procesos endergónicos requieren energía libre (∆G positivo) y no ocurren espontáneamente.
Los procesos endergónicos se pueden lograr acoplándolos a procesos exergónicos, transfiriendo la energía liberada por el proceso exergónico al proceso endergónico.

El ATP (adenosín trifosfato) es la principal molécula de transporte de energía en los sistemas biológicos.
El ATP se compone de una molécula de adenosina (adenina + ribosa) unida a tres grupos fosfato.
La hidrólisis de ATP (rompimiento de los enlaces entre los fosfatos) libera una gran cantidad de energía libre (aproximadamente -7300 cal/mol por cada grupo fosfato terminal).
La hidrólisis de un grupo fosfato del ATP produce ADP (adenosín difosfato).
La hidrólisis de dos grupos fosfato del ATP produce AMP (adenosín monofosfato).