Facultad De Salud Biología Celular Y Molecular: Bioenergética

FACULTAD DE SALUD BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR Bioenergética Docente: Liliana González B.

- Las reacciones que tienen lugar espontáneamente suelen ser exotérmicas, (desprendimiento de calor). -El calor que se desprende o absorbe en una reacción a presión constante recibe el nombre de Entalpía (DH).

-Las reacciones en las que se desprende calor son exotérmicas y por convención, la entalpía se supone negativa: DH < 0 - Sin embargo, hay reacciones endotérmicas que cursan espontáneamente, DH > 0; por ejemplo, la disolución de sulfato amónico en agua.

- La disolución de sulfato amónico en agua es un proceso por el cual se pasa de un sistema altamente ordenado, a otro de mucho mayor desorden molecular. -La función termodinámica que mide el desorden de un sistema recibe el nombre de Entropía (DS). -Puede observarse que muchas reacciones que cursan espontáneamente lo hacen con incremento positivo de entropía: DS > 0. -Sin embargo, hay procesos espontáneos que cursan con disminución de entropía, Ejemplo: la solidificación del agua a 0ºC.

- Ni la entropía ni la entalpía valen como criterio único para definir la espontaneidad de una reacción.

- Existe otra función termodinámica de estado que agrupa a las dos en procesos a presión constante: La Energía Libre de Gibbs, que se define así:

DG = DH - TDS - La energía libre de Gibbs es un criterio válido para verificar la espontaneidad de una reacción. Pueden cursar espontáneamente aquellos procesos en los que se desprende energía libre (DG < 0); no pueden hacerlo, sin embargo, aquellos procesos en los que se absorbe energía libre (DG > 0)

Sea un sistema

A

B

La reacción cursará de izquierda a derecha cuando las concentraciones de A y B sean tales que la energía libre del sistema sea negativa. La energía libre del sistema viene dada por: [B] 0 DG = DG + RT ln [A] Donde DG0 es la Energía Libre Standard de la reacción: la energía libre del sistema con los reactivos a concentración unidad, en condiciones STP. Hay tablas que nos dan la DG0 para toda reacción. A partir de las mismas podemos calcular si un proceso puede tener lugar espontáneamente o no en unas determinadas condiciones.

Ejemplo: Calcular la energía libre del proceso de descomposición del éster Glucosa-6-fosfato a Glucosa y fosfato inorgánico en las condiciones intracelulares, que son: Temperatura: 37 ºC, equivalentes a 310 ºK [Glucosa-6-fosfato], 1 mM [Glucosa], 0.01 mM [fosfato], 10 mM La Energía Libre Standard de la reacción es de -3250 cal/mol

La reacción es: G6P + H2O

G + Pi

Esquema energético del metabolismo Estructuras complejas

Catabolismo

DG

Estructuras simples

Anabolismo

En general, podemos decir: Reacciones catabólicas: DG < 0 Reacciones anabólicas: DG > 0 Supongamos una reacción anabólica mediante la cual se forma un enlace químico entre A y B; esquemáticamente,

A+B

A-B

(DG > 0)

La reacción no puede tener lugar espontáneamente. ¿Cómo puede entonces tener lugar en el metabolismo?

Lo que ocurre en el metabolismo es que las reacciones endergónicas (DG > 0) se acoplan a reacciones exergónicas (DG < 0) de manera que : 1. La energía desprendida en una de las reacciones es absorbida por la otra. 2. La suma total de energías libres de una y otra reacción da una DG < 0, por lo que el proceso en conjunto tiene lugar espontáneamente.

La expresión que nos da la Energía Libre es: DG =

DG0

+ RT ln

[Glucosa] [Fosfato] [Glucosa-6-fosfato]

(No se tiene en cuenta el agua porque su concentración se considera constante) Sustituyendo, obtenemos: DG = -3250 + 1.98*310*2.303* log

10-5*10-3

= -8900 cal/mol

10-2

Por lo tanto, en las condiciones intracelulares el proceso puede tener lugar espontáneamente.