Bioenergética y el metabolismo de carbohidratos y lípidos

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Bioenergética y el metabolismo de carbohidratos y lípidos

La bioenergética, o termodinámica bioquímica, es el estudio de los cambios de energía que acompañan a reacciones bioquímicas. Los sistemas biológicos son, en esencia, isotérmicos, y usan energía química para impulsar procesos vivos. Las hormonas tiroideas contralan el índice de liberación de energía y sobreviene enfermedad cuando funcionan mal. La causa de la obesidad sucede por el almacenamiento excesivo de energía misma enfermedad que desencadena más problemas como diabetes mellitus tipo 2. El cambio de energía libre de Gibbs (ΔG) es la porción del cambio de energía total en un sistema que está disponible para desempeñar trabajo, es decir, la energía útil, también conocida como el potencial químico.

La primera ley de la termodinámica establece que la energía total de un sistema, incluso sus alrededores, permanece constante. Esto implica que la energía total que tenemos en nuestro sistema no se pierde ni se gana, pero si se puede transferir de una porción del sistema a otra forma de energía.

La segunda ley de la termodinámica establece que para que un proceso ocurra de manera espontánea, es necesario que la entropía total de un sistema aumente. La entropía es la extensión de trastorno o de aleatoriedad del sistema y alcanza su punto

máximo conforme logra el equilibrio. En condiciones de temperatura y presión constantes, el vínculo entre el cambio de energía libre (ΔG) de un sistema que está reaccionando y el cambio de entropía (ΔS) se expresa por medio de la ecuación

que sigue, que combina las dos leyes de la termodinámica: ΔG = ΔH − TΔS

donde ΔH es el cambio de la entalpía (calor) y T es la temperatura absoluta. En reacciones bioquímicas, dado que ΔH es aproximadamente igual a ΔE, el cambio total de energía interna de la reacción, la relación anterior puede expresarse como sigue:

ΔG = ΔE − TΔS

Si ΔG es negativa, la reacción procede de modo espontáneo con pérdida de la energía libre; esto es, es exergónica. Por otra parte, si ΔG es positiva la reacción es factible a ganar energía y se conoce como endergónica. Si ΔG es de cero, el sistema está en

equilibrio y no tiene lugar un cambio neto.

Los procesos vitales como las contracciones musculares, transporte activo, etc. obtienen energía mediante enlace químico o acoplamiento a reacciones oxidativas. Las reacciones

exergónicas reciben el nombre de catabolismo, en tanto que las reacciones sintéticas que acumulan sustancias se llaman anabolismo; los procesos catabólico y anabólico combinados constituyen el metabolismo.

Los organismos autotróficos utilizan procesos exergónicos simples. Por otra parte, los organismos heterotróficos obtienen energía libre al acoplar su metabolismo a la desintegración de moléculas orgánicas complejas en su ambiente.

El valor para la hidrólisis del fosfato terminal del ATP divide la lista en dos grupos. Los fosfatos de baja energía, ejemplificados por los fosfatos éster que se encuentran en los intermediarios de la glucólisis, tienen valores de G0ʹ menores que los del ATP, mientras que en los fosfatos de alta energía el valor es mayor que el del ATP. El símbolo ~P indica que el grupo fijo al enlace, en el momento de transferencia hacia un aceptor apropiado, da por resultado la transferencia de la cantidad más grande de energía libre.

Hay tres fuentes principales de ~P que participan en la conservación de energía o captación de energía: Fosforilación oxidativa, Glucólisis y el ciclo del ácido cítrico.

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