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TERMODINAMICA

FORMAS DE ENERGÍA

ENERGÍA CINÉTICA

ENERGIA POTENCIAL

ENERGÍA CALÓRICA

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CINETICA: E del movimientoCINETICA: E del movimiento(luz eléctrica, mecánica)

Potencial eléctrico)

POTENCIAL: E almacenada (enlaces químicas, gradientes concentración,

Potencial eléctrico)

SISTEMACualquier parte del universo que elija para estudiar...

CERRADO:Intercambia E

pero no materia

AISLADO: incapaz de

intercambiar E y materia

ABIERTO:IntercambiaE y materia

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ENERGIA DE LOS SISTEMAS

Estado termodinámico definido cantidad de todas las

sustancias presentes.• P, V y T

E Intercambio de Energia con los alrededores.

CALOR (q) O TRABAJO (w)

q+ esta entrandocalor al sistema

- esta saliendocalor del sistema

w+ trabajo realizado

por el sistema

- trabajo realizado

en el sistema

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Expresa la primera ley de la termodinamica:CONSERVACION DE LA ENERGIA

Reacción a V cte

Estado inicial Reacción Estado final

Reacción a P cteEstado inicial Reacción Estado finalQ sale, w realizado

Termómetro

Piston

Expresa la primera ley de la termodinamica:CONSERVACION DE LA ENERGIA

Reacción a V cte

Estado inicial Reacción Estado final

Reacción a P cteEstado inicial Reacción Estado finalQ sale, w realizado

Termómetro

Piston

E = q - w

E = q

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Entalpía (H)Procesos P cte

H = E + PV H = E + P V

Medida del caloren una reacción

a P cte

E = q – wq Hw PV

Estado inicial

a. Alta entropía

Agregamos mas agua

b. Baja entropía

Estado final

c. Alta entropía

Tiempo

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Baja entropía Alta entropíaHielo a 0 grados C Agua a 0 grados C

Una proteína en su estructura nativa

Los aminoácidos de esa misma proteína separados

Diamante Vapor de C

Los sistemas tienen una tendencia natural Entropía

ORGANISMOS VIVOS

Reacciones de transformación de ENERGIAControladas por leyes que:

• identifican E disponible para trabajo •Dirección del flujo de E

1ra Ley: ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE

2da Ley: TENDENCIA AL DESORDEN (ENTROPIA)

E disponible E no disponibleE total

ENTALPIA (H) E libre (G) ENTROPIA (S) T

G ENERGIA LIBRE DE GIBBS

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H = G + TS G = H - TS

Pero no podemos medir: G, H o S, pero sí elCAMBIO (Δ) (cal o joules) y que nos informará sien la reacción se consume o se libera ENERGÍA

ΔG = ΔH - T ΔS

ΔG -

ΔG +

Se libera ENERGÍA

Se consume ENERGÍA

Lo que nos interesa es lo que podemos USAR (G)

Si el G es... El proceso es...

Termodinámicamente favorableNEGATIVO

ReversibleequilibrioCERO

Termodinámicamente no favorable.POSITIVO

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ΔG ?

ΔG ?

Espontánea favorable

Reacción exergónica

Reacción endergónica

No espontánea desfavorable

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BIOENERGÉTICA

LAS CÉLULAS NO

SON CAPACES DE FABRICAR

ENERGÍA

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ORGANISMOS VIVOS

TRANSFORMAR ENERGIA

METABOLISMO

Actividadquímica

totaldel

organismovivo

DEGRADACIÓN SÍNTESIS

Moléculas Simples

Moléculas complejas(almacenamiento Eenlaces químicos)

Moléculascomplejas

Compuestos simples

(liberación de E almacenada)

ANABOLISMOANABOLISMO CATABOLISMO

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A B ΔG = +10 kJ/mol

C D ΔG = -30 kJ/mol

A B ΔG = +10 kJ/mol

C D ΔG = -30 kJ/mol

A + C B + D ΔG = -20 kJ/mol

Cambios de Energía libre de algunas reacciones químicas a pH 7.0 y 25 °C

Tipo de reacción ΔG (kJ/mol)

ATP + H2O ADP + Pi -30.5

ATP + H2O AMP + PPi -45.6

Glucosa + 6O2 6CO2 + 6H2O -2840

ADP + Pi ATP + H2O +30.5

Glucosa-6P fructosa-6P +1.7

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6.9

Síntesis de ATP a Síntesis de ATP a partir de ADP y Pi,

la energía para este proceso proviene de las reacciones

exergónicas

Hidrólisis de ATP liberando ADP y Pi y energía para lasreacciones endergónicas

ATP: “moneda energética”

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Fig. 4.7

Relación ATP/ADP

ESTADO ENERGÉTICO

CELULAR

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Otra forma de transferencia de ENERGIA

TRANSFERENCIA DE ELECTRONES

Reacciones de Oxidación – Reducción

Transportadores de electrones

Compuestos que participan en las

reacciones metabólicas recibiendo o entregando

electrones entre los compuestosCOENZIMAS

Anabólicas NADPHNADP+ /

Catabólicas FADH2FAD /

Catabólicas NADHNAD+ /

Tipo de reacciones

reducidoOxidado/

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Figure 7.4

Figure 7.4

figure 07-04.jpg