¿Cómo se define la Termodinámica?

UNIDAD I: MEDIO INTERNO

En el Curso de este tema se estará revisando la termodinámica, propiedades generales y sus principios generales y la forma en que la termodinámica se aplica a los seres vivos llamada la bioenergética, la ionización del agua y su relación con el PH y sistema de amortiguadores de PH.

1. Termodinámica y Bioenergética.
2. Propiedades físico-químico del agua
3. PH y sistemas de amortiguadores
4. Sistema y sistemas d transporte en las membranas celulares.
5. Enzimas marcadores de las diferentes fracciones o compartimientos que existen en las células eucariotas.

¿Cómo se define la Termodinámica?

Se define como el estudio de las transformaciones energéticas que acompaña a los cambios de la materia, en otras palabras, cuando la materia cambia de estado físico hay una evaporación de un líquido a un GAS o hay una condensación de gas a líquido, esas transformaciones ese cambio físico se acompaña de una transformación energética y el estudio de esas transformaciones energéticas constituye lo que es la termodinámica.

La termodinámica aplicada específicamente a las células vivas recibe el nombre de bioenergética. Para comprender la termodinámica se utilizan tres principios básicos:

Tres Principios Básicos:

1. Entalpia (H): representa el Calor
2. Entropia (S): representa el desorden
3. Energía Libre: relación entre todo sistema entre la entalpia o calor y la entropía o desorden

Existen también tres leyes de la termodinámica:

   Primera: la cantidad total de energía del universo es constantes, esta ley es conocida como la transformación de energía, “La energía no se crea, no se destruye solamente se transforma”

   Segunda: todos los sistemas en el universo tienden al caos, o sea su entropía   constantemente aumenta.

   Tercera: Cuando un sistema perfecto se aproxima al cero absoluto (0 k) (es decir cero kélvines), el desorden tiene a cero. Entendiéndose que cero absolutos cero desórdenes, cero entropías significa la ausencia de movimientos en esa materia, no hay movimiento molecular, no hay giro de un electro alrededor del núcleo ni siquiera el giro del electro en su propio eje, no hay movimiento, cual movimiento que ocurra en la materia introduce desorden, entropía e introduce calor bajo la radiación infrarrojas.

Los sistemas se clasifican en Dos clases:

     Cerrado: solo intercambian energía con su entorno.

     Abierto: intercambian energía y también materia con el entorno.

Las células son sistemas abiertos. Las células intercambian energía con el entorno y además las células toman el entorno de los nutrientes para trabajar y también expulsa al entorno los productos de su desecho metabólico por lo tanto las células intercambian tanta materia como energía, o sea son sistemas abiertos.

El intercambio de energía con su entorno se da bajo Dos formas:

1. Calor (q): movimiento molecular aleatorio
2. Trabajo (w): movimiento molecular ordenado

Energía Libre

Energía libre especialmente de GIBBS denotada por las siglas ΔG (delta G)

ΔG=ΔH-TΔSsis

ΔG: variación de energía libre

ΔH: variación de la entalpia de un sistema

T: temperatura

ΔS: variación de la entropía de un sistema

Según la variación de energía libre las reacciones químicas se clasifican en Dos clases principales:

1. Reacción: Endergonica: se toma energía del entorno en las cuales la variación de energía libre es positiva.
2. Reacción Exergonica: libera energía hacia el entorno y la variación de energía libre es negativa.

Cuando se estudia una reacción, no se estudia la variación de energía libre propiamente dicha se utiliza:

Generalmente se usa ΔGo (variación de energía libre estándar). Estándar, quiere decir que esa reacción es evaluada no en las condiciones reales que ocurre en una célula, sino en condiciones llamadas estándar.

1. Condiciones estándar: 1atm, 25 oC (298 K), solutos a 1 M (una atmosfera de presión, una temperatura de 25 grados centígrados o 298 kelvin y que todos los solutos están presentes a una concentración molar).
2. Relacionada con constante de equilibrio, ΔGo = - RT lnKeq  (Variación de energía estándar es igual menos la constante universal de gases por la temperatura absoluta multiplicada por el logaritmo natural constante en equilibrio.)

“La variación de energía libre estándar es útil en el análisis de muchas reacciones químicas, las condiciones estándar, no es factible en bioquímica donde las concentraciones de solutos de reactantes están varios ordenes por debajo de uno molar”

En Bioquímica, concentración kenunca es 1M. Se utiliza:

ΔGo´ (la variación de energía estándar de PH7)

Se trabaja a PH=7([H+] = 1x10-7 M) (bajo de concentración se calcula la variación de energía libre)

Tabla de cambios de energía libre estándar de algunas reacciones químicas a PH y 25oC (298 k)

                                                                                                                        ΔG´o

Tipo de reacción                                                                      (kl/mol)                   (Kcal/mol)                    

Glucósidos

Maltosa + H2O ---------- 2 glucosa                                              -15.5                     -3.8

Lactosa + H2O----------Glucosa+ galactosa                                  -15.9                     -3.8

Reordenamiento

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