1 termodínamica y cinetica bioquímica-veterinaria
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TEMA I
TERMODÍNAMICA Y CINETICA
BIOQUÍMICA
TERMODÍNAMICA
TERMODÍNAMICA:
Estudia las relaciones entre la energía y los cambios físicos de origen térmicos.
EQUILIBRIO QUÍMICO:
Son reacciones reversibles en la que dos sustancias A y B (reactivos), se combinan para formar C y D (productos) a su vez C y D pueden combinarse para formar A y B .
A + B DIRECTA C + D INVERSA
Existen velocidad de reacción a una temperatura determinada.
La reacción transcurre hasta que hay equilibrio.
Se producen cambios energéticos por que poseen energía las sustancias reaccionantes.
ENERGÍA
DEFINICIÓN: Se define como la capacidad para realizar un
trabajo. TIPOS DE ENERGÍA: Química, térmica, mecánica,
eléctrica, radiante, etc. Pueden
ínterconvertirse. Los procesos biológicos son escenario de ínterconversionesde energía, crecimiento del organismo, síntesis.
El mantenimiento de temperatura, trabajo mecánico,impulsos eléctricos, transporte en la membranas, demandanenergía.
ENERGÍA
FUENTES DE ENERGÍA: La energía primaria para toda las
formas de vida es la radiación solar. (fotosíntesis). La energía para el trabajo que el organismo realizan se originan de la oxidación de las sustancias ingeridas
con los alimentos. La energía química de un compuesto esta representada
por los átomos y partículas que los componen y por el intercambio de energía entre el y el medio que lo rodea.
CAMBIOS DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
Sistema es la sustancia estudiada, otra materia es lo querodea a el medio. Energía en estado inicial es cuando una sustancia no
tieneninguna reacción.
Energía en un estado final es después de un proceso dereacción. En un proceso puede liberar energía al medio que lo
rodea otomarla de el.
CAMBIOS DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
En termodinámica interesa la diferencia de energía inicial y la
final, no el proceso. FORMA DE ENERGÍA: (proceso – CALOR)
producción –exotérmico, consumo – endotérmico.
La ganancia o perdida de calor (energía) se realiza bajo
condiciones de PH, Temperatura y presión constante.
Se mide en bomba calorimétrica.
CAMBIOS DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
CALORIA: Es la cantidad de calor necesaria para elevar de14,5º a 15,5ºC la temperatura de un gramo de agua.
EJ.: La oxidación de una sustancia produce energía (calor de combustión).
Depende de la estructura molecular y la energía remanenteque se forma por Ej. Glucosa, sacarosa.
El calor de combustión es la máxima energía que se puedeobtener de la oxidación de sus elementos constituyentes.
CAMBIOS DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
ENTALPIA: Es la energía calórico liberada o consumida en
Un sistema a temperatura, presión y Ph constante.
ENTROPIA: Es la energía degradada, no utilizable para
realizar trabajo.
ENERGIA LIBRE
En las condiciones que se desenvuelven los organismosvivientes, las reacciones químicas se realizan en un medio a temperatura , presión y Ph se mantienen constantes.
Solo una fracción de la energía liberada en los procesosbioquímicos es dispensable para realizar trabajo de algúntipo, a esta fracción se la llama energía libre. Ej: A + B C+D
Se libera energía en la reacción, interesa los cambios ocurrido
durante la reacción.
ENERGIA LIBRE
LA ENTROPIA.- Es energía degradada, no utilizable para realizar trabajo.
TEMP. 1 – TEMP. 2 = DIFERENCIA ES CALOR EXTRAIDO
CALOR QUE SERA CONVERTIDO EN TRABAJO UTIL
SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
Las reacciones químicas pueden ocurrir espontáneamente en
las cuales se libera energía libre.
Cuando un sistema pierde energía libre durante la reacción
entonces disminuye y se producirá cambios en la energía libre
y tendrá signo negativo,
Si la energía libre aumenta el cambio tendrá signo positivo.
SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
Para que una reacción transcurra espontáneamente,
debe haber disminución de energía libre.
La tendencia de aumentar la entropía es la fuerza que
determina la dirección del proceso.
El calor será liberado o absorbido por el sistema para
permitir que él y el medio alcancen el estado de mayor
entropía
SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
Así como la entropía tiende a aumentar, la energía libre o
entalpía tiende a disminuir.
Todos los procesos químicos transcurren con la declinación
de la energía libre hasta alcanzar un equilibrio en el cual es
mínima; simultáneamente hay aumento de la entropía, que
en el equilibrio es máxima.
SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
La energía libre es útil para realizar trabajo.
La entropía es degradada inútil para realizar trabajo.
La energía de las reacciones biológicas ocurren con Ph = 7.
Las reacciones cuyo cambio es energía libre Standard es
negativo se dice que es EXERGÓNICA, si es positivo esENDERGÓNICA, se realiza si se suministra energía.
SENTIDO DE UNA REACCIÓN QUIMICA
En la célula no se dan condiciones de equilibrio.
En los sistemas biológicos, el estado de equilibrio es laexcepción, la vida utiliza energía externa a fin de
mantener enun estado de no equilibrio, el equilibrio se alcanza con lamuerte.
Los procesos químicos que acontecen en la célula, losproductos son utilizados como reactivos para la
siguientereacción.
COMPUESTOS DE ALTA ENERGIA
Los procesos Endergonicos que ocurren en los seres
Vivos serian inviables si no se les aporta energía. Ej: Fotosíntesis.
En los animales los procesos de síntesis se realizan en etapas,
los productos intermedio son activados por compuestos de
alta energía.
COMPUESTOS DE ALTA ENERGIA
Las reacciones de biosíntesis se producen con liberación de
energía libre, son termodinámicamente posibles.
Compuestos ricos en energía. Ejemplos: Acetil Co A ATP, ADP, AMP, UTP, etc. Fosfoenol Piruvato Acetil Fosfato
REACCIONES ENERGETICAMENTE ACOPLADAS
Una reacción exergónica puede impulsar el curso de otra
endergónica si se acoplan.
Acopladas comparten intermediario común. Ejemplo: A+B C+D (1) Exergónica D+E F+G (2) Endergónica Reacción (1)(2) Comparten (D) A+B+E C+F+G
REACCION ENDERGONICA
(1) Glu. +Pi+ Ener. G 6 P + H2O (Ender)
(2) Si se acopla con la (1) ATP + H2O ADP + Pi
(Exer) Energía
G + Pi G + 6 P + H2O
La reacción total resultante. ATP + G G 6 P + ADP
CINETICA QUIMICA
CINETICA QUIMICA
Definición.-
Es la ciencia que explica acerca de la velocidad y losmecanismos de las reacciones químicas.
En una reacción las moléculas chocan y se rompen o se forman
enlaces entre átomos de los elementos constituyentes.
La velocidad se expresa en términos de cantidad de reactivo
convertido en producto en un determinado tiempo.
A + B C + D
ORDEN DE REACCION
Se relaciona con el número de moléculas que deben chocar para que la reacción ocurra.
Toda molécula que posea energía libre suficiente se
convertirá en producto.
ORDEN DE REACCION
Una reacción es de orden cero cuando los productos se forman en cantidades constantes independiente de la concentración de los reactivos.
De primer orden es cuando la velocidad de reacción es proporcional a la concentración del reactivo.
Orden CeroOrden Cero
Vel
ocid
ad d
e R
eacc
ion
Vel
ocid
ad d
e R
eacc
ion
Prime OrdenPrime Orden
Concentracion ce ReactivoConcentracion ce Reactivo
ENERGIA DE ACTIVACIONEs la energía que debe suministrarse para alcanzar
el estado activadoEsta activación depende de varios factores:
a) La diferencia entre la energía del estado inicial de las moléculas reactivas, estado basal o fundamental y la energía correspondiente al estado activado de transición . Esto es energía de activación.
b) Cuando la frecuencia de choques entre moléculas reactivas es baja, la velocidad es reducida.
c) La necesidad de orientar adecuadamente las moléculas involucradas en la formación del estado activado.
CURSO DE UNA REACCION
A + B C +D
Punto inicial nivel inferior
Una reacción puede acelerarse si se le suministra energía al sistema para que mayor numero de molécula de reactivo alcancen el estado activado.
Los catalizadores aumentan considerablemente la velocidad de formación del intermediario activado y disminución de la energía de activación necesaria para que la reacción se produzca.
LA CELULA COMO SISTEMA ABIERTO
Los principios de la termodinámica se aplica a sistemas cerrados que son los que no intercambian materia con el medio y pueden alcanzar un equilibrio termodinámico.
Las células son sistemas abierto en frecuente intercambio de energía y materia con el ambiente.
LA CELULA COMO SISTEMA ABIERTO
La concentración de muchos componentes de la célula se encuentran en estado estacionario dinámico, en el cual la velocidad de formación de un determinado compuesto, es balanceada por su tasa de remoción.
Esto es diferente al equilibrio en el sentido termodinámico.
LA CELULA COMO SISTEMA ABIERTO
En los procesos biológicos, la utilización de energía para la síntesis de estructuras moleculares altamente ordenadas , por ejemplo, implica una disminución de la entropía (desordenes moleculares del sistemas).
Pero esto se realiza a costa de un aumento del desorden en el medio.
Los organismos vivientes son sistemas abiertos, que existen en un estado estacionario dinámico, que aumenta la entropía del universo y por lo tanto, son irreversibles.
