Biofisenergia 17-2

1. Bioenergética

2. LA TERMODINAMICA ES LA CIENCIA QUE
ESTUDIA LA ENERGIA Y SUS
TRANSFORMACIONES
LA BIOENERGETICA O TERMODINÁMICA
BIOQUÍMICA ES EL ESTUDIO DE LOS CAMBIOS
DE
ENERGÍA QUE OCURREN EN LAS REACCIONES
BIOQUÍMICAS
Definiciones

3. LA ENERGÍA DEL UNIVERSO ES
CONSTANTE
LA ENTROPÍA DEL UNIVERSO ESTÁ
AUMENTANDO
Definiciones

4. SISTEMA: Es la porción de universo que
tomamos como objeto de estudio. Existen tres
tipos de sistemas:
-SISTEMAS AISLADOS
-SISTEMAS CERRADOS
-SISTEMAS ABIERTOS
ESTADO DE UN SISTEMA: es el conjunto de
propiedades que permiten definirlo (ej.: P, V, T)
SISTEMA + ENTORNO= UNIVERSO
Definiciones

5. La suma de todas las formas de energía de un
sistema se denomina energía total, la cual es
la suma de las energías cinética, potencial e
interna.
La energía interna representa la energía
molecular de un sistema (energía de las
moléculas, sus interacciones, energía de
protones, etc.).
Energía Total de un Sistema

6. Energía Interna de un Sistema

7. • Un sistema se define como
termodinámicamente en equilibrio si
mantiene un equilibrio térmico, mecánico,
de fase y químico.
Concepto de Equilibrio
Termodinámico

8. Conservación de la energía”
La energía no se crea ni se destruye. Se
conserva constante y puede interconvertirse.
E=q – w
Q-es el calor hacia el sistema
w- es el trabajo hecho por el sistema
E- es la energía interna y
∆E- la variación entre el estado final y el
inicial. Es una función de estado
Primera ley de la termodinámica

9. .
∆H representa la medida del cambio de energía
que ocurre en un proceso a presión constante:
H= E + PV or ∆H= ∆E + P∆V
cambio en energía
El cambio de entalpía depende únicamente del
estado inicial y final de la reacción, por lo que
constituye una función de estado. A volumen
constante:
∆H= ∆E
Si el sistema es una reacción química la entalpía
es el calor de reacción a presión constante
ENTALPIA

10. Segunda ley de la termodinámica
‘Los procesos espontáneos tienden a
aumentar la entropía hasta un valor
máximo’
La segunda ley provee criterios para
determinar si un proceso se producirá o no
pero no nos dice nada acerca de la
velocidad del proceso La termodinámica
permite predecir si un proceso ocurrirá
espontáneamente
La cinética química permite predecir a qué
velocidad se produce dicho proceso

11. Entropía (S)
-La entropía es una medida del grado de desorden de
un sistema.
-Los sistemas moleculares tienen una tendencia hacia el
máximo desorden.
-La segunda ley se puede resumir como:
∆Ssistema + ∆Sentorno= ∆Suniverso>0 en todo proceso real
S=kln W
S= Entropía
K= Constante de Boltzmann
W= es el número de formas diferentes que se pueden
encontrar los componentes del sistema

12. Baja entropía
•Hielo a 0ºC
•Un diamante a 0ºK
•Una molécula de proteína
en su conformación nativa
Alta entropía
•Agua a 0ºC
•Un diamante a 106 ºK
•La misma molécula de
proteína en un entorno
desnaturalizante,
desplegada
Entropía (S)

13. La tendencia al equilibrio es una
consecuencia de la tendencia al
aumento de la entropía. La entropía del
universo NUNCA disminuye (i.e.,la
transición de (c) a (b) no ocurre nunca
espontáneamente)

14. La energía libre de Gibbs (G): Un
indicador de espontaneidad
-Los sistemas biológicos son sistemas abiertos por lo
cual se requiere una nueva función de estado que
incluya tanto energía como entropía.
-La variación de energía libre de Gibbs (G) es la
función de estado que mejor describe la segunda ley
en estos sistemas..
∆G= ∆H – T. ∆S
∆G es la diferencia de energía libre
∆H- es la diferencia de entalpía
∆S- es la diferencia de entropía
T- es la temperatura absoluta ( en K)
(a T y P constante)

15. •Conceptualmente podemos definir ∆G como la
fracción de variación total de energía que es
capaz de efectuar trabajo a medida que el
sistema tiende al equilibrio, a P y T constante.
∆G= - w ( trabajo máximo)
•Cuanto más alejado esté el sistema del
equilibrio, más trabajo podrá realizar
1. Los sistemas vivientes se encuentran alejados
del equilibrio para poder realizar trabajo
La energía libre de Gibbs (G): Un
indicador de espontaneidad

16. La energía libre de Gibbs (G): Un
indicador de espontaneidad
•Una nueva forma de enunciar la segunda ley (la
más importante para nuestros fines) sería:
“Dado un sistema abierto, el criterio para que un
proceso sea espontáneo a P y T constantes, es
que ∆G sea negativo".
∆G < 0 Proceso exergónico
∆G > 0 Proceso endergónico
En el equilibrio, ∆G= 0

17. Energía Libre de Activación

18. Reacciones acopladas
Una cantidad termodinámica (ej: .∆G, ∆H o ∆S) nos
indica que una reacción es permitida, A B está
“permitida”;
B A no es espontánea, a menos que se le
acople otra reacción favorecida (ej: ATP ADP)
Sin embargo, para que la reacción se produzca, la
energía neta debe descender (i.e., ∆G total debe ser
negativa)