Bioenergética

Bioenergética

Las células y organismos para vivir, crecer y reproducirse deben realizar trabajos biológicos. Para ello captan energía de diversas fuentes.

La energía se define como la capacidad para realizar un trabajo. La primera ley de la termodinámica de conservación de energía, señala que esta no se crea ni se destruye. Sin embargo, puede convertirse (por transducción) de una forma a otra.

Las células son capaces de transducir la energía. La energía química almacenada en moléculas como el ATP, se convierte en energía mecánica cuando las organelas se desplazan de un lugar a otro en la célula.[pic 1]

 La transducción energética más importante en el reino biol+ogico es la conversión de luz solar en energía química, la fotosíntesis, que aporta combustible que de manera directa o indirecta impulsa las actividades de casi todas las formas de vida.

Sin importar el proceso de la transducción, la cantidad total de energía en el universo permanece constante.

[pic 2]

Estudio de las transducciones de energía que tienen lugar en los seres vivos. Este estudio puede ser cuantitativo o por proceso químicas sobre los que se basan.

Las transducciones obedecen las leyes de la TERMODINÁMICA.

[pic 3]

Rama de la física que estudia las relaciones cuantitativas que existen entre los distintos tipos de energía (eléctrica, química, radiante, mecánica, etc.)

Términos termodinámicos de interés

🡪Sistema: Porción del universo aislada, real o imaginaria, que está sometida al estudio.

Clasificación de los sistemas:

-ABIERTO: Intercambia materia y energía con el entorno.

-CERRADO: NO intercambia materia con el entorno, pero sí energía.

-AISLADO: NO intercambia materia ni energía con el entorno.

🡪Entorno: Resto del universo, lo que rodea al sistema.

🡪Universo: Sistema + Entorno.

VARIABLES DE ESTADO

Conjunto de variables que definen el estado termodinámico de un sistema (volumen, presión, temperatura, etc).[pic 4]

[pic 5][pic 6][pic 7]

FUNCIONES DE ESTADO

Propiedades del sistema que dependen del estado termodinámico del mismo pero no del camino recorrido para alcanzarlo.

• Energía interna (E o U): suma de todas las energías que posee el sistema (atómica, molecular, eléctrica, nuclear, cinética, potencial, etc).
• Entalpía (H): es una medida del contenido de calor del sistema (H de Heat).
• Energía libre de Gibbs (G): expresa la cantidad de energía capaz de realizar trabajo o energía útil del sistema.
• Entropía (S): es una expresión cuantitativa del desorden del sistema.

Matemáticamente: G=H – T.S por lo tanto G será mayor cuanto más grande sea H y menor sea S.

Unidades: E, H y G en Joule/mol o caloría/mol. S en Joule/mol. K o caloría/mol. K. [pic 8]

Si una transformación lleva al sistema de un estado termodinámico I a otro estado termodinámico II independientemente del camino recorrido tendremos:[pic 9]

• Si HII > HI (∆H = HII – HI > 0), entonces el sistema absorbió calor durante la transformación, por lo tanto la transformación es endotérmica. 
• Si HII < HI (∆H = HII – HI < 0) entonces el sistema perdió calor durante la transformación, por lo tanto la transformación es exotérmica.
• Si GII > GI (∆G = GII – G1 > 0) entonces el sistema gana energía libre durante la transformación, por lo tanto es endergónica.
• Si GII < GI (∆G = GII – GI < 0) entonces el sistema libera energía útil durante la transformación, por lo tanto la transformación es exergónica.
• Si SII > SI (∆S = SII – SI > 0) entonces el sistema incrementa su entropía durante la transformación, por lo tanto se desordena.
• Si SII < SI (∆S = SII – SI < 0), entonces el sistema disminuye su entropía durante la transformación, por lo tanto se desordena.

Leyes de la termodinámica

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

“En cualquier cambio físico o químico, la cantidad total de energía en el universo permanece constante”, aunque pueda cambiar la forma de energía.

Matemáticamente: ∆Es = q – w

∆Es = variación de energía interna del sistema.

q = calor intercambiado: (+) si es absorbido y (-) si es liberado.

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