Clase 6

Bioenergética y Termodinámica. Funciones de estado. Energía libre de Gibbs, Entalpía, Entropía

termodinámica

ciencia que estudia las transformaciones de energía en los sistemas biológicos y permite predecir si un proceso (una reacción, el transporte por membrana, etc.) ocurrirá de forma espontánea.

función de estado

magnitud física que caracteriza el estado de un sistema en equilibrio; su valor depende únicamente del estado inicial y final del sistema, no de la forma en que se alcanzó ese estado.

energía interna (E), entalpía (H), entropía (S) y energía libre (G) son ejemplos de …

funciones de estado en termodinámica

entropía (S)

función de estado que mide el grado de desorden o libertad de un sistema; según la 2ª Ley de la Termodinámica, la entropía total del universo (sistema + entorno) siempre tiende a aumentar.

sistemas desordenados (libres) como el gas tienen una entropia …

elevada

sistemas ordenados (en estados solidos) tienen entropia …

menor

entalpía (H)

función de estado que representa el contenido de calor interno de un sistema a presión constante; su variación (ΔH) indica si una reacción libera calor o lo absorbe

endotermica

ΔH positivo → absorbe calor del entorno donde transcurre la reaccion

exotermica

ΔH negativo → libera calor al entorno

energía libre de Gibbs (G)

función de estado que combina la entalpía y la entropía de un sistema (ΔG = ΔH − TΔS); determina si una reacción es espontánea (ΔG<0, exergónica) o no espontánea (ΔG>0, endergónica) a temperatura y presión constantes.

reacción exergónica

reacción espontánea, en la que la energía libre del sistema disminuye (ΔG < 0).

reacción endergónica

reacción no espontánea, que requiere aporte de energía porque su ΔG es positivo.

reacción de activación (en reacciones acopladas)

primer paso de una reacción acoplada, en el que el ATP transfiere su grupo fosfato a uno de los reactivos, haciéndolo más reactivo antes de la formación del enlace final.

reacción acoplada

combinación de dos reacciones —una energéticamente favorable (como la hidrólisis del ATP) y otra desfavorable (como una reacción de condensación)— cuya suma total de ΔG resulta negativa, permitiendo que la reacción desfavorable ocurra.

ciclo del ATP

proceso continuo de formación (a partir de ADP + Pi) y consumo (hidrólisis a ADP + Pi) del ATP, que conecta energéticamente al catabolismo (que lo produce) con el anabolismo (que lo consume).

potencial de transferencia de grupo fosforilo

medida de la tendencia de un compuesto fosforilado a transferir su grupo fosfato al agua u otra molécula; el ATP tiene un valor intermedio, lo que le permite tanto recibir como donar fosfatos.

enlace fosfoanhídrido

tipo de enlace de alta energía que une los grupos fosfato del ATP; su ruptura libera gran cantidad de energía debido a la repulsión de cargas negativas que existe entre los fosfatos.

hidrólisis del ATP

reacción en la que el ATP se rompe en ADP + Pi (o AMP + PPi) liberando energía (ΔG⁰' = −30,5 kJ/mol); es una reacción muy exergónica.

ATP (adenosín trifosfato)

ribonucleótido formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfato unidos por enlaces fosfoéster y fosfoanhídrido; es la principal molécula transportadora de energía en la célula.