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OBJETIVOS

OBJETIVOS

Después de estudiar este capítulo, usted deberá ser capaz de:

  • Exponer las leyes primera y segunda de la termodinámica y comprender cómo se aplican a los sistemas biológicos.

  • Explicar qué significan los términos energía libre, entropía, entalpía, exergónica y endergónica.

  • Apreciar cómo las reacciones que son endergónicas pueden ser conducidas por acoplamiento a aquellas que son exergónicas en los sistemas biológicos.

  • Explicar el papel del potencial de transferencia de grupo, el trifosfato de adenosina (ATP, adenosine triphosphate) y otros trifosfatos de nucleótidos en la transferencia de energía libre desde procesos exergónicos a endergónicos, el cual les permite actuar como la “moneda de energía” de las células.

IMPORTANCIA BIOMÉDICA

La bioenergética, o termodinámica bioquímica, es el estudio de los cambios de energía que acompañan a las reacciones bioquímicas. Los sistemas biológicos son esencialmente isotérmicos y utilizan energía química para alimentar los procesos vivos. El modo en que un animal obtiene combustible adecuado de su alimento, con el fin de proporcionar esta energía, es básico para la comprensión de la nutrición y el metabolismo normales. La muerte por inanición ocurre cuando las reservas de energía disponibles se agotan, y ciertas formas de desnutrición se asocian con un desequilibrio energético (marasmo). Las hormonas tiroideas controlan la velocidad metabólica (velocidad de liberación de energía) y, si no funcionan bien, se produce una enfermedad. El exceso de almacenamiento de energía excedente causa obesidad, un padecimiento cada vez más común de la sociedad occidental que predispone a muchas enfermedades, incluyendo las cardiovasculares y la diabetes mellitus tipo 2, y reduce la esperanza de vida.

LA ENERGÍA LIBRE ES LA ENERGÍA ÚTIL EN UN SISTEMA

El cambio de Gibbs en energía libreG) es esa porción del cambio de energía total en un sistema que está disponible para hacer el trabajo, es decir, la energía útil, también conocida como el potencial químico.

Los sistemas biológicos se ajustan a las leyes generales de la termodinámica

La primera ley de la termodinámica establece que la energía total de un sistema, incluyendo su entorno, permanece constante. Esto implica que dentro del sistema total, la energía no se pierde ni se gana durante ningún cambio. Sin embargo, la energía puede transferirse de una parte del sistema a otra, o bien transformarse en otra forma de energía. En los sistemas vivos, la energía química puede transformarse en calor o en energía eléctrica, radiante o mecánica.

La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía total de un sistema debe aumentar si un proceso se produce espontáneamente. La entropía es la extensión del desorden o la aleatoriedad del sistema, y se vuelve máxima a medida que se acerca el equilibrio. En condiciones de temperatura y presión constantes, la relación entre el cambio de energía libre (ΔG) de un sistema ...

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