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Bioenergética y
metabolismo celular
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• El funcionamiento del organismo humano depende
de una variedad de procesos bioquímicos
(reacciones químicas) que representan el
metabolismo de las células.
• La síntesis
sustancias
de compuestos, el
en contra de
concentración, la contracción
transporte de
gradiente de
muscular, el
movimiento de flagelos, etc solo se pueden llevar a
cabo si se aporta energía

.
 Se define como la capacidad de
realizar trabajo.
 Puede adoptar múltiples formas:
la energía química, la mecánica,
la térmica, la luminosa (radiante,
solar o electromagnética), la
eléctrica y la nuclear. Estos
estados de la energía pueden
intercambiarse entre sí.
 La energía potencial:
almacenada dentro de un
sistema que posee la capacidad
para realizar trabajo.
 La activación de la energía
química potencial se le llama
energía cinética: energía en
proceso/acción de realización de
trabajo.
ENERGÍA:

La capacidad de aprovechar la energía
de los nutrientes y canalizarla en trabajo
biológico es una propiedad fundamental
de todos los organismos vivos.

Qué es la Bioenergética?
 Estudia las transformaciones energéticas
que acompañan a los cambios físicos y
químicos de la materia en los sistemas
vivos.
 Describe como los organismos capturan,
transforman y usan la energía.

El comportamiento de la energía en
los organismos vivos obedece a las
“leyes de la termodinámica”.
La termodinámica es una ciencias que
estudia los intercambios de energía entre
conjuntos de materia (por ejemplo entre los
seres vivos).

Leyes de la termodinámica
Primera ley de conservación de la energía: la
energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma
de una forma a otra
En la fotosíntesis, la
energía radiante de la luz
se transforma en la
energía química potencial
contenida en enlaces
covalentes entre los
átomos que conforman el
almidón.

Leyes de la termodinámica
Segunda ley: como resultado de las
transformaciones de energía, el universo y sus
componentes se encuentran en un alto estado de
desorden llamado entropía.
Los organismos vivos son sistemas abiertos que
intercambian tanto materiales como energía con su
entrono (se ordenan desordenando el entrono o el
universo).

SOL
ENERGIARADIANTE
AUTOTROFOS
HETEROTROFOS
ENERGIAQUIMICA
CO2 , H2O, CALOR, Y NH3
CO2
1ra Ley de la
Termodinámica
2da Ley de la
Termodinámica
ATP

Ciclo energético biológico
• Las células del cuerpo
humano dependerán
de los alimentos para
poder sintetizar el ATP.
• El ATP se halla
disponible para las
células del cuerpo, de
manera que se pueda
suministrar la energía
que se necesita para el
trabajo biológico del
individuo.

DEFINICIÓN DE ΔG (Energía libre de Gibbs)
ΔG = ΔH - TΔS
Cambio de Energía
libre: Energía capaz
de realizar trabajo
durante una
reacción a T y P
constante.
H = Entalpia:
contenido de
calor de un
sistema de
reacción.
S = Entropia:
expreción para
el desorden
del sistema.
En los organismos vivos existe una relación simple entre los
cambios de energía libre que ocurren, entalpía (contenido
calórico) y entropía (grado de desorden), durante los procesos
bioquímicos. Este archivo fue descargado de https://filadd.com

(No factible)

La variación de energía libre de una reacción es
independiente de la ruta por la que discurre la reacción; sólo
depende de la naturaleza y concentración de los reactivos
iniciales y de los productos finales.

Si aplicamos la ecuación:
a los proceso biológicos (T=constante)
Convencionalmente llamaremos “favorable”
a una reacción que ocurre espontáneamente
(∆G negativo) debido a que libera energía y
se realiza sin necesidad de ninguna
intervención externa al proceso.

Para que una reacción química sea
espontánea y exergónica ΔG < 0, el
ΔH tiene debe ser (-) o sea una
reacción exotérmica y el ΔS (+) o sea
una reacción con aumento de entropía
(desorden) en el universo.

Los organismos vivos toman de su
entorno energía libre en forma de
nutrientes y a través de reacciones con
ΔG < 0, devuelven al universo una
cantidad semejante de energía en forma
de calor H (-) u entropía ( productos
finales menos organizados) o ∆S (+).

COMO HACEN LOS SERES
VIVOS PARALLEV
AR A
CABO REACCIONES
ENDERGÓNICAS O
PROCESOS QUE
REQUIEREN ENERGÍA
(desfavorables)
ATRA
VES DE REACCIONESACOPLADAS

PARA QUE DOS REACCIONES PUEDAN ACOPLARSE ES
NECESARIO QUE TENGAN UN INTERMEDIARIO COMUN
A + B C + D
D + E F + G
Reacciones Acopladas

• Los compuestos de alta energía se caracterizan
por tener uno o más enlaces químicos de alta
energía que la liberan a través del catabolismo.
• Los enlaces de alta energía almacenan mayor
cantidad de energía que los enlaces ordinarios.
• La energía liberada cuando se rompe el enlace
es transferida a otras moléculas que la utilizan
directamente, o a otras moléculas que la
almacenan.
COMPUESTOS DE ALTA
ENERGÍA

La Molécula de ATP
 Los seres vivos utilizan la molécula de ATP como
medio principal para almacenar energía potencial
proveniente de la degradación de los alimentos.
 Se forma por los siguientes procesos:
- fosforilación oxidativa
- fosforilación a nivel de sustrato
- transfosforilación

METABOLISMO
 Es la suma de todas las transformaciones
químicas que suceden en una célula u
organismo, por medio de series de
reacciones catalizadas enzimáticamente
que constituyen las vias metabólicas.

Vías metabólicas lineales

Vías metabólicas no lineales: convergentes
(catabólicas), divergentes (anabólicas) y cíclicas

METABOLISMO
 Metabolitos: intermediarios metabólicos
generados durante las reacciones enzimáticas
que convierten al precursor en producto.
 Metabolismo intermediario: Es la suma de
todas las vías anabólicas y catabólicas

METABOLISMO
Vías CATABOLICAS: Fase degradativa del
metabolismo en la que las moléculas orgánicas
de los nutrientes (carbohidratos, grasas y
proteínas) se convierten en productos finales
simples (Ej: acido láctico, CO2, NH3).
En el proceso se libera energía, la cual es
conservada en forma de ATP, en cofactores
reducidos (NADH y FADH2), y el resto se pierde
en calor.

Cadena
respiratoria y
fosforilación
oxidativa

METABOLISMO
Vías ANABÓLICAS: fase de biosíntesis
de moléculas complejas (lípidos,
polisacáridos, proteínas y ácidos
nucléicos) a partir de precursores
simples.
Requiere energía, generalmente en
forma de ATP y de poder reductor del
NADPH+ H+.

VÍA ANFIBOLICA: Es una vía principalmente
catabólica pero sus intermediarios pueden
utilizarse con fines anabólicos.

Interelaciones de energía entre vías
anabólicas y catabólicas

 Metabolismo anaeróbico: Serie de
reacciones en las que el oxígeno inhalado
no participa.
 Metabolismo aeróbico: Serie de
reacciones en las que el oxígeno inhalado
tiene un papel importante.

Anabolismo:
Reacc. Biosintéticas
Vias Reductivas
Utilizan NADPH + H+
Son endergónicas
∆G (+)
Utilizan ATP
Catabolismo
Reacc. Degradativas
Vias Oxidativas
Utilizan NAD+ y FAD
Son exergónicas
∆G (-)
Espontáneas
Sintetizan ATP

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