• Es la disciplina que estudia los aspectos energéticos en los sistemas vivos, tanto a nivel molecular como a nivel celular.

– Interacciones moleculares

–ATP como biomolécula almacenadora de energía

–Bio-catálisis

–Reacciones acopladas

TERMODINAMICA Y BIOENERGÉTICA

¿Qué es la Bioenergética?

La bioenergética es el estudio de:

las transformaciones de energía que tienen lugar en la célula, y

la naturaleza y función de los procesos químicos en los que se basan esas transformaciones, las cuales siguen las leyes de la termodinámica

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Termodinámica y Seres Vivos

La característica principal de los seres vivos es

la constancia en sus propiedades, en relación a

las grandes transformaciones energéticas que

ocurren en ellos.

Sin embargo, los seres vivos no son sistemas termodinámicos en equilibrio, aunque sus propiedades sean constantes

Los organismos vivos son sistemas abiertos que

intercambian materia y energía con el m.a.

Si se analizan las reacciones que ocurren en el organismo, se encontrará que las concentraciones de reactivos y productos permanecen estables en el tiempo.

…Si se considera la variación de entalpía es

necesario definir un estado estándar o

condiciones estándar:

EL ESTADO ESTÁNDAR BIOLÓGICO

Para resolver esta situación y poder aplicar los conceptos de la Termodinámica se introdujo el concepto de Estado Estacionario o Estado Estable, en el que las transformaciones se están produciendo constantemente Así…

Los seres vivos desde el punto de vista termodinámico

Máquinas térmicas, trabajan a P y T constantes

Sistemas abiertos, en estado estacionario

Seres vivos: sistemas abiertos que involucran un intercambio balanceado de materia

y energía entre el organismo y el medio ambiente

Seres vivos (célula)

ESTADO ESTACIONARIO Es diferente del estado de equilibrio químico Sistema cerrado equilibrio dinámico Sistema abierto estado estacionario

Aplicación de la primera ley de la Termodinámica a los seres vivos

E = q + w ; Todas las formas de energía de las moléculas constituyentes del organismo

E

Por ser un sistema abierto:

Esistema = qingresa - qegresa + wingresa - wegresa

w ingresa: trabajo realizado sobre el sistema = 0

El ingreso de energía y de materia (alimentos) por combustión libera energía que es tomada por el organismo, por lo tanto:

Muy pequeño, pues se trata de fases condensadas

(●) E combust.alimentos = H combust.alimentos - PV

Por lo tanto:

E combust.alimentos H combust.alimentos

La ecuación (●) se puede escribir como:

E sistema= H combust.alimentos - qegresa - wegresa

• Analizando para un individuo en reposo,

E sistema= H combust.alimentos - qegresa - wegresa

w ingresa = 0

q egresa pérdida de energía, Ө (liberado)

H combust.alimentos = ganancia de energía, siempre

E sistema= E combust.alimentos - qegresa - wegresa

Analizando para un individuo en actividad,

wegresa ≠ 0

Tres situaciones: 1) El alimento libera la cantidad exacta de energía que requiere el organismo: | H combust.alimentos | = | q + w | E = 0 estado estacionario en un organismo adulto, en tiempos acotados

2) El alimento libera más cantidad de energía necesaria que requiere para funcionar: | H combust.alimentos | > | q + w |

• El exceso proporcionado por los alimentos será utilizado para sintetizar sustancias de reserva (aumento de peso). Hay una transformación de la energía de las moléc. de los alimentos a energía química de las moléc.de sustancias de reserva.

3) El alimento libera menor cantidad de energía de la necesaria que

requiere el organismo | H combust.alimentos | < | q + w | La energía en defecto la obtendrá de la degradación de las sustancias

de reserva Hay una transformación de la energía química en calor o trabajo que si no se repone el individuo muere.