TERMODINÁMICA Y BIOENERGETICA

BIOENERGETICA

Es el estudio de las transformaciones de energia,que tienen lugar en la celula de la naturaleza y funcion de los procesos quimicos.



ORGANISMOS AUTOTROFOS Y HETEROTROFOS


1. AUTOTROFOS
Son aquellos que pueden utilizar el CO2 como fuente de carbono (bacterias y vegetales)


2. HETEROTROFOS
Obtienen carbono de moleculas organicas complejas (animales y microorganismos)











REACCIONES ENDERGONICAS Y EXERGONICAS




1. ENDERGONICAS =Anabolicas
*Entra energia
*no espontanea
*Necesita agentes externos
*Los productos tienen mayor energia que los reactivos

2.EXERGONICAS=Catabolicas
*Liberan energia
*Espontanea
*Los reactivos tienen mayor energia que los prodcutos


REACCIONES DE  OXIDACION Y REDUCCION



1. OXIDACION
Adicion de O (oxigeno), por perdida de H (hidrogeno) perdida de electrones

2. REDUCCION
Ganancia de electrones

NADH Y FADH2 :Principales transportadores de electrones ,ya que sufren oxidaciones y/o reducciones reversibles


TERMODINAMICA

se encarga del estudio de los intercambios de energía que acompañan a todos 

los procesos. A partir de un modelo básico del mundo real y un conjunto de leyes que rigen su 

comportamiento, la Termodinámica deduce relaciones que describen los cambios de energía y la 

dirección de los procesos físicos y químicos a escala macroscópica. Como no hace ninguna consideración respecto de las propiedades microscópicas de la materia, no puede decir nada sobre el universo atómico. Es básicamente estática pues se ocupa sólo del inicio y el final de los cambios 

y jamás de su velocidad, aunque si puede predecir su dirección y punto de equilibrio

PRINCIPIOS DE LA TERMODINAMICA

1.La energia total del universo permanece constante
2. La entropia del universo aumenta
3. Cero: si no hay desorden la entropia tiende a cero (0)


ENERGIA

Cinetica
*Luz (movimientos de protones)
*Calor ( movimiento de particulas)
*Electricidad (movimiento de electrones)


Potencial
*Quimica (enlaces)
*Posicion (embalsa)
*Electrica (bateria)


1. ENTALPIA : Energia en forma de calor que el sistema libera o consume (calor a presión constante)



2.ENTROPIA: Energia no degradada no utilizada  para realizar trabajo
*mide los niveles de desorden de un sistema
*mide el calor de energia no usada para el trabajo


3.ENERGIA LIBRE : Energia disponible para realizar trabajo
*Energia en los sistemas

• INTERCAMBIOS DE ENERGIA: 
• presion 
• temperatura
• volumen 
• concentracion

METABOLISMO

Suma de todas las reacciones químicas que ocurren en la célula, tales como :

• Respiración
• Circulación sanguínea
• Regulación de la temperatura corporal
• Contracción muscular
• Digestión de alimentos y nutrientes
• Eliminación de los desechos a través de la orina y de las heces
• Funcionamiento del cerebro y los nervios

 tiene lugar en una serie de reacciones catalizadas llamadas rutas metabólicas

CATABOLISMO Y ANABOLISMO

CATABOLISMO (fase destructiva)
fase destructiva del metabolismo en la cual se obtienen moléculas sencillas, que servirán para
construir las propias biomoléculas, y energía para la realización de otras funciones celulares.
Son procesos oxidativos en los que los e- procedentes de moléculas orgánicas complejas van descendiendo
progresivamente de nivel energético.


TIPOS DE CATABOLISMO
*Catabolismo aerobio
*Catabolismo anaerobio
1. Fermentacion
2. Respiración anaeróbica

CATABOLISMO DE GLUCIDOS
*Ruptura de polímeros
*Glucólisis
*Degradación anaeróbica del ácido pirúvico
*Fermentaciones
1. fermentacion alcoholica y lactica
2. balance energetico de las fermentaciones
*Decarboxilación oxidativa del ácido pirúvico
*Ciclo de Krebs
1.Degradación completa de acetil-CoA

2.Obtención de precursores del anabolismo.
*Cadena respiratoria
1.Fosforilación oxidativa                                                                                                                                                                                                                                            
CATABOLISMO DE LIPIDOS 

*Degradación de las macromoléculas

* Activación de los ácidos grasos

* Ciclo de Krebs

* Cadena respiratoria

* Balance energético de la oxidación 

de los ácidos grasos

CATABOLISMO DE PROTEÍNAS
*Transaminación
* Desaminación oxidativa
* Eliminación del amonio
Organismos ureotélicos
Organismos uricotélicos
Organismos amoniotélicos

ANABOLISMO (fase constructiva)

conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de compuestos sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP.

Las moléculas sintetizadas son usadas por las células para formar sus componentes celulares y así poder crecer y renovarse o serán almacenadas como reserva para su posterior utilización como fuente de energía.

Las reacciones anabólicas se caracterizan por:

Son reacciones de síntesis, mediante ellas a partir de compuestos sencillos se sintetizan otros más complejos.

Son reacciones de reducción, mediante las cuales compuestos más oxidados se reducen, para ello se necesitan los electrones que ceden las coenzimas reducidas (NADH, FADH2 etcétera) las cuales se oxidan.

Son reacciones endergónicas que requieren un aporte de energía que procede de la hidrólisis del ATP.

Son procesos divergentes debido a que, a partir de unos pocos compuestos se puede obtener una gran variedad de productos.

BUFFERS

SUSTANCIAS AMORTIGUADORAS

Una solución amortiguadora o tampón es una dilución preparada combinando un ácido débil y una sal derivada de éste (base conjugada), o una base débil y una sal derivada de ésta (ácido conjugado).

Tienen la capacidad de resistir variaciones de pH cuando se le adiciona pequeñas cantidades de base o ácido fuerte. Estas soluciones son muy importantes en algunos sistemas químicos y biológicos, ya que la mayor parte de reacciones intracelulares son amortiguadas.

Acido de arrhenius- disociacion H (H3O) en agua

HCL+H2O ---  H3O+ Cl

Base de arrhenius sustancia q produce OH en agua

NH3+H2O --- NH4+OH

Propiedades acido-base del agua

H2O --- H+OH

LA AUTOIONIZACIÓN DEL AGUA ESCALA DE PH

equilibrio de autoionizacion del agua 

PH=-log[H]

PH+POH=14

H2O+H2O --- H3O+OH

PH=-log[H3O] resultado +14

POH=-log[OH] resultado +14

CONSTANTE DE ACIDEZ  K_a

es una medida cuantitativa de la fuerza de un ácido en solución. Es la constante de equilibrio de una reacción conocida como disociación en el contexto de las reacciones ácido-base. Una reacción de ácido-base, se caracteriza por la transferencia de protones entre los reactivos y las especies que se obtiene un comportamiento ácido y las especies que reciben un rendimiento básico, según Brönsted – Lowry. El equilibrio puede escribirse simbólicamente como:

HA --- A^- + H⁺

donde HA es un ácido genérico que se disocia dividiéndose en A^-, conocida como base conjugada del ácido, y el ion hidrógeno o proton, H⁺, que, en el caso de soluciones acuosas, existe como un ion hidronio solvatado . En el ejemplo que se muestra en la figura, HA representa el ácido acético, y A^- el ion acetato. Las especies químicas HA, A^- yH⁺ se dice que están en equilibrio cuando sus concentraciones  no cambian con el paso del tiempo. La constante de disociación se escribe normalmente como un cociente de las concentraciones de equilibrio (en mol/L), representado por [HA], [A^-] y [H⁺]

Debido a los muchos ordenes de magnitud que pueden abarcar los valores de K _a, en la práctica se suele expresar la constante de acidez mediante una medida logarítmica de la constante de acidez, el pK_a, que es igual al -log₁₀, y que también suele ser denominada constante de disociación ácida:

A mayor valor de pK_a, la extensión de la disociación es menor. Un ácido débil  tiene un valor de pK_a en un rango aproximado de −2 a 12 en agua. Los ácidos con valores de pK_a menores que aproximadamente −2 se dice que son ácidos fuertes; un ácido fuerte está casi completamente disociado en solución acuosa, en la medida en que la concentración del ácido no disociado es indetectable. Los valores de pK_a para los ácidos fuertes, pueden ser estimados por medios teóricos o por extrapolación de medidas en medios no acuosos, en los que la constante de disociación es menor, tales como acetonitrilo y dimentilsulfoxido.

CONSTANTE DE EQUILIBRIO 

El equilibrio químico es el momento cuando en una reacción química reversible ( reacción que se da en ambos sentidos) la rapidez con la que se consume un reactivo es igual a la rapidez con la que se consume un producto, o sea la cantidad de reactivo y la cantidad de producto se mantiene constante con el pasar del tiempo. Esto no quiere decir que la reacción se detuvo (el equilibrio NO es estático) la reacción sigue su curso pero el reactivo se produce a la mismo tiempo que se consume es por eso que la cantidad de este se mantiene constante. En otras palabras el equilibrio químico es dinámico.

La constante de equilibrio es un número que mide las cantidades relativas entre productos y reactivos en el equilibrio. Es decir que si la cantidad de productos es mayor que la de reactivos cuando se llega al equilibrio químico, la constante va a ser mayor que 1 y si la constante es menor que 1 habrá mayor cantidad de reactivos que de productos en el equilibrio. Cuanto más grande sea el valor de la constante de equilibrio, mayor será la cantidad de productos sobre reactivos en el equilibrio.

CONSTANTE DE DISOCIACIÓN K_d 

Es definida en termodinámica química como la relación matemática que se establece a partir de las concentraciones de los compuestos químicos que se forman en una reacción de disociación al alcanzar su punto de equilibrio.

A menudo, la constante de disociación también se formula por pK_d siendo

pK_d = -log(K_d).

CURVAS DE TITULACIÓN

Una reacción de neutralización entre un ácido y un hidróxido metálico produce agua y una sal.

HCl (aq) + Na OH (aq) ® H2O (l) + Na Cl (aq)

Ecuación iónica neta:

H+(aq) + OH-(aq) ® H2O (l))

Se denomina titulación al procedimiento para determinar la concentración de un ácido o una base en solución, por medio de la adición de una base o un ácido de concentración conocida.Durante la titulación, el punto en que se neutraliza un ácido o una base se denomina punto de equivalencia. Si se va añadiendo poco a poco una base a un ácido, el pH de la solución se incrementa con cada adición de base. El diagrama que representa la variación del pH durante la valoración se denomina curva de titulación. 

BIOELEMENTOS  PRIMARIOS O PRINCIPALES

C, H, O, P, S (carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, fosforo, azufre)

(calcio PH sanguíneo bandas de contracción K – Na )

Li y Tc

BIOMOLÉCULAS

Las biomoléculas o principios inmediatos, son las moléculas que forman parte de los seres vivos.

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

Carbohidrato: ablosas, cetosas

Lípidos: Sapaficales, acilos, grasos, insapanificables

Aminoácidos:  reas 2 rias, 3 rias, 5 rias

Acido nucleico: Proteínas pirimidinas 

BIOMOLÉCULAS INORGANICAS

Agua: disolvente universal, tiene puntos de fusión y ebullición  tiene ósmosis se divide en tres hipotonico, isotónico, hipertonico. 

Sales minerales: calcio, sodio, potasio, fluor, hierro, yodo, fosforo, cobre.

Gases: estado de la materia en que las sustancias no tienen volumen no forma propia si no que se adaptan a el recipiente que lo contiene.