BIOENERGÉTICAL.N. Sergio Cuevas CarbonellDra. Irma I. Aranda González

Verano 2016

REFLEXIONA• ¿Qué es la energía?• ¿De dónde obtenemos energía?• ¿Cuántas formas de energía ocurren en nuestro

cuerpo?• ¿Cómo se almacena la energía en nuestro cuerpo?

¿QUÉ ES LA ENERGÍA?• Capacidad para realizar un trabajo

ENERGÍA EN LA NATURALEZA

• Formas de energía• Mecánica• Química• Térmica• Eléctrica• Radiante• Nuclear

• ¿Cuál(es) tiene(n) lugar en el cuerpo humano?

ENERGÍA EN EL CUERPO HUMANO

• Formas de energía• Mecánica: acortamiento de los músculos para

movernos• Química: reacciones metabólicas• Térmica: mantener temperatura corporal• Eléctrica: impulsos nerviosos• Radiante• Nuclear

CALORÍA O KILOCALORÍA

• Caloría es una medición de calorUna caloría representa la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1 gr. de agua 1° Celsius

• Una Kilocaloría = 1000 caloríasCantidad de calor necesaria para elevar 1 kg (1L) de agua 1° Celsius

1 kcal = 4.2 kJ

SISTEMAS DE ENERGÍA1. Sistema ATP-PCr (sistema fosfágeno)2. Sistema de ácido láctico (glucólisis anerobia)3. Sistema oxidativo

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS SISTEMAS

SISTEMA NECESITA O2 FUENTE DE ENERGÍA

CANTIDAD DE ATP

VELOCIDAD DE

PRODUCCIÓN DE ATP

ATP-PCr No PCr Muy limitada Muy altaAnaeróbico

lácticoNo Glucógeno Limitada Alta

Aeróbico Sí Glucógeno, grasas,

proteínas

Ilimitada Lenta

CONCEPTOS BÁSICOS• Energía

• Trabajo

• Universo

• Sistema

• Conversión de energía

• Energía libre

• Calor

• Entropía

• Entalpía• Termodinámica• Bioenergética

LEYES DE LA TERMODINÁMICA

• PRIMERA:La cantidad total de energía del universo es constante. La energía no puede crease ni destruirse, sino que sólo puede transformarse de una forma a otra.

• SEGUNDA:El desorden del universo aumenta siempre. En otras palabras, todos los procesos físicos y químicos sólo se producen espontáneamente cuando aumenta el desorden

• TERCERA:Al acercarse la temperatura de un cristal sólido perfecto al cero absoluto (0 K), el desorden se aproxima a cero.

ENERGÍA• Materia

• Energía Nuclear

• Térmica• > 0º K movimiento de

átomos

• Química • Enlaces químicos

• Potencial• Energía debido a su

posición

• Cinética• Energía debido a su

movimiento

1ª LEY DE LA TERMODINÁMICA…ENERGÍA (E): ENERGÍA

INTERNA• Trabajo

• Transferencia de energía por movimiento mecánico

• Movimiento, Fuerza

• w

• Calor• Transferencia de

energía por interacciones terminas

• Conducción, radiación

• q

∆E = Q + W• ∆E > 0

• Se realiza un trabajo sobre el sistema o se transfiere calor al sistema

• ∆E < 0

• El trabajo se hace por el sistema o el sistema transfiere calor al entorno

∆E : Variación de energía del sistemaq : Calor del entorno absorbido por el sistemaw : Trabajo realizado por el entorno sobre el sistema

CONVERSIÓN DE ENERGÍA Y CALOR

LEYES DE LA TERMODINÁMICA

• PRIMERA:La cantidad total de energía del universo es constante. La energía no puede crease ni destruirse, sino que sólo puede transformarse de una forma a otra.

• SEGUNDA:El desorden del universo aumenta siempre. En otras palabras, todos los procesos físicos y químicos sólo se producen espontáneamente cuando aumenta el desorden

• TERCERA:Al acercarse la temperatura de un cristal sólido perfecto al cero absoluto (0 K), el desorden se aproxima a cero.

FUNCIÓN DE ESTADO• la energía interna• la presión• la temperatura• el volumen

• Estado inicial

• Estado final

• Entalpía: contenido total de calor• Entropía: desorden• Energía libre de Gibbs: energía disponible para

realizar un trabajo

ENTALPIA (H): VARIACIÓN DEL CONTENIDO DE CALOR DEL SISTEMA

• H = E + PV

• ∆H = q + w + P∆V

• ∆H = q - P∆V + P∆V

• ∆H = q

• Presión es constante

• ∆H = <0 Exotérmica• ∆H = >0 Endotérmica

ENTROPÍA (S)• Medida de

aleatoriedad o “desorden”

• Entropía máxima = Equilibrio

ENERGÍA LIBRE (∆G)• E disponible para

realizar un trabajo útil

• ∆G = H∆ - T ∆S

• ∆G < 0 Exergónica• ∆G > 0 Endergónica• ∆G = 0 Equilibrio

• Cantidad de calor que la reacción transfiere

• La cantidad de “desorden” que crea a una temperatura determinada

∆ H

∆ S ∆G = ∆H – T∆S

- + La reacción aumenta la entalpia (exotérmica) como la entropía. Es espontanea a todas las temperaturas. Ejemplo: degradación de moléculas

- - La reacción aumenta la entalpia pero con disminución de la entropía. Solo es espontanea a temperaturas por debajo de T = ∆H/∆S

+ + La reacción disminuye la entalpia (endotérmica) con aumento de la entropía es espontanea solo a temperaturas por encima de T = ∆H/∆S

+ - La reacción disminuye tanto la entalpia como la entropía. No es espontanea (endergónica) a todas las temperaturas. Ejemplo: síntesis de moléculas

REACCIONES ACOPLADAS

ATP

ATP

FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO

• Transferencia de P de un compuesto de alta energía al ADP

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

• Energía liberada por la oxidación de nutrientes

• Utiliza un gradiente químico de protones