BIOENERGÉTICA
La bioenergética es el estudio de como un organismo administra sus recursos
energéticos.
Las células administran los recursos energéticos para realizar trabajo biológico, y sobre
todo para diferenciarnos de lo que es vivo y de lo que no
lo es.
Una célula realiza tres tipos principales de trabajo:
Mecánico: Utiliza ATP para fosforilar las
proteínas motoras del músculo para poder hacer el
proceso de contracción muscular.
Transporte: Algunas proteínas de membrana
utilizan ATP para fosforilarse y abrirse, para
permitir el transporte de algún ligando.
Químico: Utiliza ATP para fosforilar el glutamato y
permitir la formación de glutamina.
Esta energía proviene de los nutrientes de los alimentos para el caso de los heterótrofos
y principalmente del sol, para los
autótrofos.
Los organismos autótrofos: Utilizan la
luz solar a través del proceso de
llamado “fotosíntesis” con la
función de poder obtener energía,
para liberar O2 (utilizado por los
heterótrofos) y productos
orgánicos (principalmente
glucosa).
Los organismos heterótrofos:
Utilizamos el O2 y los productos orgánicos, para realizar un proceso llamado
“respiración celular”, liberando CO2.
Para lograr realizar trabajo, las células administran los recursos energéticos usando un
proceso exergónico (∆G-) (la rx ocurre con liberación neta de energía libre y es
espontánea), utilizando la energía liberada para llevar a cabo un proceso endergónico
(∆G+) (la rx absorbe energía libre de su ambiente y no es espontánea).
La rx exergónica más utilizada dentro de la célula es la hidrólisis del ATP,
donde la energía liberada se utiliza para llevar a cabo varios procesos
, endergónicos, como la síntesis de nuevas moléculas (formación de nuevos
enlaces).
Cambio de energía libre de una rx (∆G) nos dice si la rx ocurre
espontáneamente:
o La energía libre de un sistema viviente es aquella que puede realizar trabajo
a temperatura y presión uniformes, como en las células vivas.
o Estos cambios de energía libre (∆G) (energía para hacer trabajo, se acerca a
0 a medida que la rx se cerca al equilibrio, predice si rx es favorable), están
relacionados con el cambio de entalpía (∆H) (calor liberado o absorbido
durante la rx) y de entropía (∆S) (cuantifica el orden del sistema, el sistema
tiende al mayor desorden) de esa rx.
∆G = ∆H – t° ∆S
Las enzimas son importantes en estos procesos, ya que a pesar que las rx exergónicas
están favorecidas energéticamente, no son rápidas, por lo que necesita enzimas para que
las catalicen y ocurran de manera rápida.
Las enzimas son proteínas que cumplen la función de catalizadores biológicos (es
decir, aceleran las rx químicas).
El ATP realiza trabajo celular al acoplar rx exergónicas y endergónicas.
Cada vez que hidrolizamos el ATP, es decir, liberamos un grupo fosfato, liberamos
suficiente energía (alrededor de -30,5 KJ por mol de ATP, y un mol de ATP son 6000
cal) como para poder desencadenar:
o Contracción muscular. o Transmisión nerviosa.
o Reparación de tejidos. o Secreción hormonal.
o Respiración. o Circulación.
o Contractilidad del miocardio. o Reacciones acopladas.
La transferencia de energía, se da gracias a que un grupo fosfato se enlaza a un sustrato,
para terminar en un grupo fosforilado.
Todos los grupos o moléculas que son
fosforiladas, se dice que son de alta
energía, por el hecho de tener en
enlazado un grupo fosfato (un enlace
de alta energía).
Ese nuevo producto que se ha
formado fosforilado, cada vez que se
hidrolice, va a producir una rx que
también libere energía, no tanta
quizás como la hidrólisis del ATP.
Ejemplo:
Cuando contraemos un
músculo (bíceps braquial),
necesitamos energía
proveniente del ATP.
Cada vez que hidrolizamos el
ATP dentro del músculo
podemos obtener energía y
además, se genera fosfato, que
La bioenergética es el estudio de como un organismo administra sus recursos
energéticos.
Las células administran los recursos energéticos para realizar trabajo biológico, y sobre
todo para diferenciarnos de lo que es vivo y de lo que no
lo es.
Una célula realiza tres tipos principales de trabajo:
Mecánico: Utiliza ATP para fosforilar las
proteínas motoras del músculo para poder hacer el
proceso de contracción muscular.
Transporte: Algunas proteínas de membrana
utilizan ATP para fosforilarse y abrirse, para
permitir el transporte de algún ligando.
Químico: Utiliza ATP para fosforilar el glutamato y
permitir la formación de glutamina.
Esta energía proviene de los nutrientes de los alimentos para el caso de los heterótrofos
y principalmente del sol, para los
autótrofos.
Los organismos autótrofos: Utilizan la
luz solar a través del proceso de
llamado “fotosíntesis” con la
función de poder obtener energía,
para liberar O2 (utilizado por los
heterótrofos) y productos
orgánicos (principalmente
glucosa).
Los organismos heterótrofos:
Utilizamos el O2 y los productos orgánicos, para realizar un proceso llamado
“respiración celular”, liberando CO2.
Para lograr realizar trabajo, las células administran los recursos energéticos usando un
proceso exergónico (∆G-) (la rx ocurre con liberación neta de energía libre y es
espontánea), utilizando la energía liberada para llevar a cabo un proceso endergónico
(∆G+) (la rx absorbe energía libre de su ambiente y no es espontánea).
La rx exergónica más utilizada dentro de la célula es la hidrólisis del ATP,
donde la energía liberada se utiliza para llevar a cabo varios procesos
, endergónicos, como la síntesis de nuevas moléculas (formación de nuevos
enlaces).
Cambio de energía libre de una rx (∆G) nos dice si la rx ocurre
espontáneamente:
o La energía libre de un sistema viviente es aquella que puede realizar trabajo
a temperatura y presión uniformes, como en las células vivas.
o Estos cambios de energía libre (∆G) (energía para hacer trabajo, se acerca a
0 a medida que la rx se cerca al equilibrio, predice si rx es favorable), están
relacionados con el cambio de entalpía (∆H) (calor liberado o absorbido
durante la rx) y de entropía (∆S) (cuantifica el orden del sistema, el sistema
tiende al mayor desorden) de esa rx.
∆G = ∆H – t° ∆S
Las enzimas son importantes en estos procesos, ya que a pesar que las rx exergónicas
están favorecidas energéticamente, no son rápidas, por lo que necesita enzimas para que
las catalicen y ocurran de manera rápida.
Las enzimas son proteínas que cumplen la función de catalizadores biológicos (es
decir, aceleran las rx químicas).
El ATP realiza trabajo celular al acoplar rx exergónicas y endergónicas.
Cada vez que hidrolizamos el ATP, es decir, liberamos un grupo fosfato, liberamos
suficiente energía (alrededor de -30,5 KJ por mol de ATP, y un mol de ATP son 6000
cal) como para poder desencadenar:
o Contracción muscular. o Transmisión nerviosa.
o Reparación de tejidos. o Secreción hormonal.
o Respiración. o Circulación.
o Contractilidad del miocardio. o Reacciones acopladas.
La transferencia de energía, se da gracias a que un grupo fosfato se enlaza a un sustrato,
para terminar en un grupo fosforilado.
Todos los grupos o moléculas que son
fosforiladas, se dice que son de alta
energía, por el hecho de tener en
enlazado un grupo fosfato (un enlace
de alta energía).
Ese nuevo producto que se ha
formado fosforilado, cada vez que se
hidrolice, va a producir una rx que
también libere energía, no tanta
quizás como la hidrólisis del ATP.
Ejemplo:
Cuando contraemos un
músculo (bíceps braquial),
necesitamos energía
proveniente del ATP.
Cada vez que hidrolizamos el
ATP dentro del músculo
podemos obtener energía y
además, se genera fosfato, que
