Termodinamica y cinetica bioquimica

2. TERMODÍNAMICA Y CINÉTICA
BIOQUÍMICA

3. TERMODÍNAMICA:
Estudia las relaciones entre la energía y los cambios físicos
de origen térmicos.
EQUILIBRIO QUÍMICO:
Son reacciones reversibles en la que dos sustancias A y B
(reactivos), se combinan para formar C y D (productos) a
su vez C y D pueden combinarse para formar A y B .

4. A + B DIRECTA C + D INVERSA
Existen velocidad de reacción a una temperatura
determinada.
La reacción transcurre hasta que hay equilibrio.
Se producen cambios energéticos por que poseen energía
las sustancias reaccionantes.

5. ENERGÍA
DEFINICIÓN: Se define como la capacidad para realizar un
trabajo.
TIPOS DE ENERGÍA: Química, térmica, mecánica, eléctrica,
radiante, etc. Pueden ínterconvertirse.
Los procesos biológicos son escenario de ínterconversiones
de energía, crecimiento del organismo, síntesis.
El mantenimiento de temperatura, trabajo mecánico,
impulsos eléctricos, transporte en la membranas, demandan
energía.

6. ENERGÍA
FUENTES DE ENERGÍA: La energía primaria para toda las
formas de vida es la radiación solar. (fotosíntesis).
La energía para el trabajo que el organismo realizan se
originan de la oxidación de las sustancias ingeridas con los
alimentos.
La energía química de un compuesto esta representada por
los átomos y partículas que los componen y por el
intercambio de energía entre el y el medio que lo rodea.

7. CAMBIOS DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
Sistema es la sustancia estudiada, otra materia es lo que
rodea a el medio.
Energía en estado inicial es cuando una sustancia no tiene
ninguna reacción.
Energía en un estado final es después de un proceso de
reacción.
En un proceso puede liberar energía al medio que lo rodea o
tomarla de el.

8. CAMBIOS DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
En termodinámica interesa la diferencia de energía inicial y
la
final, no el proceso.
FORMA DE ENERGÍA: (proceso – CALOR) producción –
exotérmico, consumo – endotérmico.
La ganancia o perdida de calor (energía) se realiza bajo
condiciones de PH, Temperatura y presión constante.
Se mide en bomba calorimétrica.

9. CAMBIOS DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
CALORIA: Es la cantidad de calor necesaria para elevar de
14,5º a 15,5ºC la temperatura de un gramo de agua.
EJ.: La oxidación de una sustancia produce energía (calor de
combustión).
Depende de la estructura molecular y la energía remanente
que se forma por Ej. Glucosa, sacarosa.
El calor de combustión es la máxima energía que se puede
obtener de la oxidación de sus elementos constituyentes.

10. CAMBIOS DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
ENTALPIA: Es la energía calórico liberada o consumida en
Un sistema a temperatura, presión y Ph constante.
ENTROPIA: Es la energía degradada, no utilizable para
realizar trabajo.

11. ENERGIA LIBRE
En las condiciones que se desenvuelven los organismos
vivientes, las reacciones químicas se realizan en un medio
a temperatura , presión y Ph se mantienen constantes.
Solo una fracción de la energía liberada en los procesos
bioquímicos es dispensable para realizar trabajo de algún
tipo, a esta fracción se la llama energía libre.
Ej: A + B C+D
Se libera energía en la reacción, interesa los cambios
ocurridos
durante la reacción.

12. ENERGIA LIBRE
LA ENTROPIA.- Es energía degradada, no utilizable para realizar
trabajo.
TEMP. 1 – TEMP. 2 = DIFERENCIA
ES CALOR EXTRAIDO
CALOR QUE SERA CONVERTIDO
EN TRABAJO UTIL

13. SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
Las reacciones químicas pueden ocurrir espontáneamente
en
las cuales se libera energía libre.
Cuando un sistema pierde energía libre durante la reacción
entonces disminuye y se producirá cambios en la energía
libre
y tendrá signo negativo,
Si la energía libre aumenta el cambio tendrá signo positivo.

14. SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
Para que una reacción transcurra espontáneamente,
debe haber disminución de energía libre.
La tendencia de aumentar la entropía es la fuerza que
determina la dirección del proceso.
El calor será liberado o absorbido por el sistema para
permitir que él y el medio alcancen el estado de mayor
entropía

15. SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
Así como la entropía tiende a aumentar, la energía libre o
entalpía tiende a disminuir.
Todos los procesos químicos transcurren con la declinación
de la energía libre hasta alcanzar un equilibrio en el cual es
mínima; simultáneamente hay aumento de la entropía, que
en el equilibrio es máxima.

16. SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
La energía libre es útil para realizar trabajo.
La energía de las reacciones biológicas ocurren con Ph = 7.
Las reacciones cuyo cambio es energía libre Standard es
negativo se dice que es EXERGÓNICA, si es positivo es
ENDERGÓNICA, se realiza si se suministra energía.

17. SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
En la célula no se dan condiciones de equilibrio.
En los sistemas biológicos, el estado de equilibrio es la
excepción, la vida utiliza energía externa a fin de mantener
en
un estado de no equilibrio, el equilibrio se alcanza con la
muerte.
Los procesos químicos que acontecen en la célula, los
productos son utilizados como reactivos para la siguiente
reacción.

18. COMPUESTOS DE ALTA ENERGIA
Los procesos Endergonicos que ocurren en los seres
Vivos serian inviables si no se les aporta energía.
Ej: Fotosíntesis.
En los animales los procesos de síntesis se realizan en etapas,
los productos intermedio son activados por compuestos de
alta energía.

19. COMPUESTOS DE ALTA ENERGIA
Las reacciones de biosíntesis se producen con liberación de
energía libre, son termodinámicamente posibles.
Compuestos ricos en energía.
Ejemplos: Acetil Co A
ATP, ADP, AMP, UTP, etc.
Fosfoenol Piruvato
Etc.

20. REACCIONES ENERGETICAMENTE ACOPLADAS
Una reacción exergónica puede impulsar el curso de otra
endergónica si se acoplan.
Acopladas comparten intermediario común.
Ejemplo: A+B
D+E
C+D (1) Exergónica
F+G (2) Endergónica
Reacción (1)(2) Comparten (D)
A+B+E C+F+G

21. REACCION ENDERGONICA
(1) Glu. +Pi+ Ener. G 6 P + H2O (Ender)
ADP + Pi (Exer)
G + 6 P + H2O
(2) Si se acopla con la (1)
ATP + H2O
Energía
G + Pi
La reacción total resultante.
ATP + G G 6 P + ADP

22. CINETICA
QUIMICA

23. CINETICA QUIMICA
Definición.-
Es la ciencia que explica acerca de la velocidad y los
mecanismos de las reacciones químicas.
En una reacción las moléculas chocan y se rompen o se forman
enlaces entre átomos de los elementos constituyentes.
La velocidad se expresa en términos de cantidad de reactivo
convertido en producto en un determinado tiempo.
A + B C + D

24. ORDEN DE REACCION
Se relaciona con el número de moléculas que deben
chocar para que la reacción ocurra.
Toda molécula que posea energía libre suficiente se
convertirá en producto.

25. ORDEN DE REACCION
Una reacción es de orden cero cuando los productos
se forman en cantidades constantes independiente de
la concentración de los reactivos.
De primer orden es cuando la velocidad de reacción
es proporcional a la concentración del reactivo.
Orden Cero
Prime Orden
Concentracion ce Reactivo

26. ENERGIA DE ACTIVACION
Es la energía que debe suministrarse para alcanzar el
estado activado
Esta activación depende de varios factores:
a) La diferencia entre la energía del estado inicial de las
moléculas reactivas, estado basal o fundamental y la
energía correspondiente al estado activado de transición .
Esto es energía de activación.
b) Cuando la frecuencia de choques entre moléculas
reactivas es baja, la velocidad es reducida.
c) La necesidad de orientar adecuadamente las moléculas
involucradas en la formación del estado activado.

27. CURSO DE UNA REACCION
A + B
Punto inicial
C +D
nivel inferior
Una reacción puede acelerarse si se le suministra energía
al sistema para que mayor numero de molécula de reactivo
alcancen el estado activado.
Los catalizadores aumentan considerablemente la
velocidad de formación del intermediario activado y
disminución de la energía de activación necesaria para que
la reacción se produzca.

28. LA CELULA COMO SISTEMA ABIERTO
Los principios de la termodinámica se aplica a sistemas
cerrados que son los que no intercambian materia con el
medio y pueden alcanzar un equilibrio termodinámico.
Las células son sistemas abierto en frecuente intercambio
de energía y materia con el ambiente.

29. LA CELULA COMO SISTEMA ABIERTO
La concentración de muchos componentes de la célula se
encuentran en estado estacionario dinámico, en el cual la
velocidad de formación de un determinado compuesto, es
balanceada por su tasa de remoción.
Esto es diferente al equilibrio en el sentido
termodinámico.

30. LA CELULA COMO SISTEMA ABIERTO
En los procesos biológicos, la utilización de energía para la
síntesis de estructuras moleculares altamente ordenadas ,
por ejemplo, implica una disminución de la entropía
(desordenes moleculares del sistemas).
Pero esto se realiza a costa de un aumento del desorden en
el medio.
Los organismos vivientes son sistemas abiertos, que
existen en un estado estacionario dinámico, que aumenta
la entropía del universo y por lo tanto, son irreversibles.