La bioenergética estudia los cambios de energía que acompañan a los procesos biológicos, como el procesamiento y consumo de energía dentro de los sistemas biológicos y la transformación y empleo de energía por las células vivientes. Utiliza conceptos de termodinámica como la energía libre para predecir si las reacciones podrán ocurrir. El documento también explica conceptos clave de termodinámica y metabolismo como las reacciones exo y endergónicas, el acoplamiento entre

1. Bioenergética

2. Estudia:

Cambios de energía que acompañan a los
procesos biológicos.

Procesamiento y consumo de energía dentro
de los sistemas biológicos.

Transformación y empleo de energía por las
células vivientes.

Utiliza ideas básicas de la termodinámica
especialmente ΔG, que tienen que ver con la
energía disponible en un sistema y ayudan a
predecir si una reacción podrá suceder o no.

3. Termodinámica (Generalidades)

Procede del griego: therme, calor + dynamis
potencia)

Describe las relaciones existentes entre las
diversas formas de energía y como ésta afecta
afecta a la materia a nivel macroscópico.

En su forma original se desarrolló como una
herranmienta conceptual para poder
comprender las máquinas y los procesos de
ingeniería.

4. ...Generalidades

La termodinámica clásica solo es aplicable a
sistemas aislados o cerrados.

Conceptos:
− Sistema: parte del Universo objeto de estudio.
− Alrededores: porción del Universo que no se va a
estudiar, pero que puede interacciónar con el
sistema.
− Pared: separación real o imaginaria entre el
sistema y los alrededores.
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5. ...Generalidades

El tipo de pared determina que tipo de
interacción se puede producir entre el sistema
y los alrededores. Así las paredes pueden ser:

Móvil o rígida, lo que permitirá o no un cambio
de volumen del sistema,

Permeable, impermeable o semipermeable, lo
que permitirá o no el intercambio de materia
entre el sistema y los alrededores.

Adiabática o Diatérmica, que permite o impide,
respectivamente, mantener una diferencia de
temperatura entre el sistema y los alrededores.
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6. 
Los sistemas termodinámicos que podemos
estudiar, se pueden clasificar en:
− Cerrados: son aquellos que pueden intercambiar
energía, con los alrededores.
− Abiertos: aquellos que pueden intercambiar materia
y energía.
− Aislados: que no pueden intercambiar ni materia ni
energía.
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9. Termodinámica

Según la primera ley de la termodinámica, la energía se puede
transformar (cambiar de una forma a otra), pero no se puede
crear ni destruir (ley de conservación de la energía). Como
resultado de las transformaciones de energía, de acuerdo con
la segunda ley de la termodinámica, el universo y sus partes
(incluyendo los S. vivos) se desorganizan de manera creciente.
Para describir este grado de desorganización se utiliza el
término entropía. Las transformaciones de la energía
aumentan por tanto la cantidad de entropía de un sistema.
energía libre – puede ser empleada para producir trabajo.
Como la entropía se incrementa en cada transformación
energética, la cantidad de energía libre para realizar trabajo
disminuye, con resultado de este aumento, los sistemas
tienden a pasar de estados de energía libre mayores a estados
de energía libre menores.

12. Clasificación de las reacciones

Las reacciones que requieren un aporte de
energía se conocen como reacciones
endergónicas, dado que se añade energía, los
productos de estas reacciones deben contener
más energía libre que los reactivos.

Las reacciones que convierten moléculas con
más energía en moléculas con menor energía
– y por tanto liberan energía a medida que se
producen – se denominan reacciones
exergónicas.

14. La energía liberada por las reacciones exergónicas se emplea para
impulsar los procesos celulares que consumen energía (reacciones
endergónicas). Dado que las células no pueden emplear la energía
calorífica para impulsar los procesos que consumen energía, la
energía de los enlaces químicos (energía química) que se libera en
las reacciones exergónicas debe de transferirse de forma directa a la
energía de enlace químico de los productos de las reacciones
endergónicas. Por tanto, las reacciones que liberan energía están
acopladas con las reacciones que consumen energía.

15. Esta relación es similar a la de dos engranajes unidos; el giro de uno (el que libera energía)
provoca el giro del otro (el engranaje que consume energía). De esta manera la energía se
almacena en la formación de ATP (trifosfato de adenosina.).
Por tanto cuando las enzimas invierten esta reacción y convierten el ATP en ADP + Pi, se
libera una gran cantidad de energía, esta energía se utiliza para impulsar los procesos que
consumen energía en las células. Como transportador universal de energía el ATP sirve para
acoplar de manera eficaz la energía liberada de las moléculas en su degradación con la
requerida por los diferentes procesos endergónicos de la célula

17. Metabolismo

Conjunto de reacciones catalizadas
enzimáticamente que tienen lugar en célula
viva.
− 4 funciones específicas

Obtener energía química de los nutrientes

Transformar las moléculas de los nutrientes en unidades
precursoras de macromoléculas en la célula

Unir o ensamblar sillares de proteínas, ácidos nucleicos
y lípidos, polisacáridos y otros componentes celulares.

Sintetizar y degradar biomoléculas con funciones
especializadas.

18. ...Metabolismo

Funciones anteriores se realizan de manera
coordinada y organizada.

Para su estudio se divide en:
− Catabolismo: Secuencia de reacciones de
degradación de sustancias.
− Anabolismo: Secuencia de reacciones sintéticas.

23. Reacciones de óxido-reducción

Cuando un átomo o molécula gana electrones,
se dice que se ha reducido, si pierde electrones
se dice que se ha oxidado.

Las reacciones de oxido-reducción, están
acopladas porque para que un átomo se oxide
necesita donar sus electrones a otro átomo que
se reduzca. El átomo que dona electrones a
otro es conocido como reductor y el que acepta
electrones de otro es un oxidante.

El término oxidación no implica la participación
del oxígeno en la reacción.

24. Reacciones de óxido-reducción

Las reacciones de oxido-reducción en las células,
implican la transferencia de átomos de hidrógeno en
lugar de electrones libres. Dado que un átomo de
hidrógeno contiene un electrón (y un protón en el
núcleo) una molécula que pierde oxígeno se oxida y
una molécula que gana hidrógeno se reduce.

Dos moléculas que participan activamente en la
transferencia de hidrógeno son el dinucleótido de
nicotinamida y adenina (NAD) que deriva de la
vitamina niacina (B3) y el dinucleótido de flavina y
adenina que deriva de la flavina (vitamina B2).

25. Metabolismo oxidativo
Transferencia de equivalentes de reducción durante el catabolismo y el
anabolismo utilizando NADPH y NADP+.

27. Compuestos de alta energía

Los compuestos se clasifican de acuerdo a la
energía liberada en la hidrólisis de estos
compuestos.

Alta energía no es sinónimo de estabilidad del
enlace químico en cuestión, ni se refiere a la
energía requerida para romper los enlaces.

Los compuestos de alta energía implica, que
los productos de la ruptura hidrolítica del
enlace rico en energía se encuentran en
formas más estables que el compuesto original.

28. 
Los productos de la hidrólisis de un enlace de alta energía, pueden
más formas resonantes que la molécula precursora