UNIVERSIDAD JESUS MONTANE OROPESA LA Qumica De la

UNIVERSIDAD "JESUS MONTANE OROPESA" LA Química De la Vida!! Facultad de Cultura Física Carrera de Cultura Física Asignatura. Bioquímica Total. 64 h MSc. Jorge L Ferrer Ballester jferrerb@cuij. edu. cu

Conferencia 8

Conferencia 8

üSaludo inicial. üInformación política. üRevisión del estudio independiente.

Pregunta escrita ¿Qué es el metabolismo? . ¿Cuáles son las vertientes o fases? Explique ¿Qué importancia tienen para el sujeto que realizan la actividad física? ¿Cuáles son los factores que influyen en el metabolismo? . Explique ¿Cómo varia el metabolismo con la edad? . Explique

CONFERENCIA No. 8 “CONSIDERACIONES ACERCA DE LAS TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS EN EL ORGANISMO” Sumario: 1. -Las Leyes de la Termodinámica y su aplicación en los organismos vivos. 2. -Transformaciones energéticas en los organismos heterótrofos. 3. -Biocatálisis e intercambio energético.

Bibliografía Menshikov, V. V. y N. I. Volkov (1990). Bioquímica. Editorial Vneshtorgizdat, Moscú. Cap. 11 (Págs. 146). León Oquendo (2004). Bioquímica: Bases para la Actividad Física. Editorial Deportes, Ciudad de la Habana, Capit. 8 (pag 183) ü Material digitalizado. Plataforma interativa • Lehninger, A. y col. , Principios de Bioquímica, (1995). Cap. 15 (págs. 397 -426) ü Wwww. wikipedia

OBJETIVO DE LA CONFERENCIA EXPLICAR LA ESENCIA DE LOS PROCESOS ENERGÉTICOS EN LOS

¿Cuál es la ciencia que estudian los procesos energéticos en la naturaleza? Termodinámica Energética ¿Cuál es la rama de la Bioquímica que estudian los procesos energéticos en los organismos vivos? • Bioenergética

Bioenergética

¿Qué es la Bioenergética? • Ciencia que se encarga de estudiar las transformaciones energéticas en los sistemas vivientes. Algo, que está regido por ciertas leyes y principios termodinámicos. De ahí, que dicha rama sea también denominada Termodinámica Bioquímica.

¿Qué es la energía? Energía es la capacidad de los sistemas para cambiar las propiedades de otros sistemas o las suyas propias.

¿Cuáles son las formas en la que se expresa la energía? • Potencial (Ep), Cinética (Ec), mecánica, eléctrica, luminosa o radiante, eólica, hidráulica, térmica o calorífica, química, de enlace, nuclear, vibracional, rotacional, etc. Todas ellas, se agrupan en lo que llamamos "Energía Interna" (U).

Formas Básicas de energía Cinética Potencial Radiante

• “La actividad vital de todo organismo se encuentra vinculada a constantes gastos de energía”. • Es por esto que: “la energía resulta indispensable para realizar procesos tan importantes como son: • El trabajo mecánico de los músculos de nuestro cuerpo. • El trabajo eléctrico en la generación y transmisión de los impulsos nerviosos, así como el transporte activo. • El trabajo químico de la biosíntesis de sustancias orgánicas complejas.

¿Qué es el trabajo mecánico? Se define desde el punto de vista cuantitativo como el resultado del producto de una fuerza actuando a lo largo de un espacio W= F. e Por ejemplo si un sujeto de 65 kg de peso(fuerza)sube por una escalera de 3 m de altura (espacio), entonces el trabajo realizado para este será igual a 195 kgm

¿Qué es la potencia? símbolo P)[1] es la cantidad de trabajo(W) efectuado por unidad de tiempo(t) para la cual se expresa así: P= W/t = (F. e) / t En el caso señalado anteriormente, si el sujeto sube la escalera (3 m) en 10 s habrá generado una potencia igual 19, 5 Kg. m. s A mayor potencia mayor rendimiento deportivo(desarrolla la mayor energía posible en el periodo de tiempo mínimo

• ¿Cómo el organismo la adquiere la energía, la convierte, la almacena y la utiliza?

¿Cómo se produce el flujo energético en la tierra? . Figura 8. 1 L/t pág 186 De su entorno absorben una forma de energía que le es útil en las condiciones de temperatura y presión en que viven, y devuelven al ambiente una cantidad equivalente de energía, en alguna otra forma menos utilizable.

6 CO 2 + 6 H 2 O Fotosíntesis Respiración C 6 H 12 O 6 +6 O 2

La fotosíntesis 6 CO 2 + 6 H 2 O Luz Clorofila C 6 H 12 O 6 +6 O 2 Respiración 22

• ¿Cuáles son las leyes que rigen el funcionamiento de los organismos vivos?

Leyes de la termodinámica • Primera ley. • La energía no se crea , ni se destruye , ya que sólo se adquiere de una forma y se convierte en otra. » La energía en el universo es constante. En el caso de los organismos vivos la ley se representa en: ENERGÍA LIBRE E(alimento) =E (externa)+E(almacenada)+ E (calor) (W realizado) ΔG (Grasa y glucógeno) (Entropía ΔS

Leyes de la termodinámica • 2 da. En la naturaleza todo los procesos espontáneos, tienden al aumento de la entropía (S), la cual nos indica el grado de desorden de un sistema. ΔH= Δ G+T. Δ S Donde tenemos que; . ΔH= Variación de la energía total del sistema Δ G= Variación de la energía libre(para realizar trabajo útil a TPN)l T= Temperatura del sistema Δ S=Variación de la entropía ΔH < 0= Proceso exergónico ΔH >0 = Proceso endergónico

ΔG= ΔH - T. Δ S • ΔG<0=PROCESO ESPONTÁNEO ΔG>0=PROCESO NO ESPONTÁNEO Todos los organismos vivos realizan básicamente tres tipos de trabajo para cumplir las funciones vitales que le son inherentes a ellos, a expensa de las reacciones exergónicas de las oxidaciones delos nutrientes y ellos son: ü El trabajo químico. üEl trabajo mecánico Trabajo Osmótico

• NOTA: Es importante señalar el ejemplo de la glucosa, que posee una gran ordenación estructural por tanto, una entropía baja; pero en cambio, su energía libre elevada , lo cual le permite realizar un trabajo útil a la célula con gran eficiencia. Es por esta razón, que podemos asegurar que las 2 Leyes • de la Termodinámica se cumplen en todos los organismos vivos.

Transformaciones energética en los organismos heterótrofos C 6 H 12 O 6 +6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O+668 Kcol

RESUMEN Debemos insistir en que la manera que se conduce la energía en el organismo es mediante: Ciclo ATP /ADP( o sea, que la Equímica de los alimentos se desprende de la oxidación de los nutrientes y se une al Pi, el cual se incorpora al ADP y se convierte a éste en ATP). • “La base de las transformaciones ener géticas en los organismos vivos descansa en el Ciclo ATP /ADP en el cual el ATP es la forma cargada, mientras que el ADP es la forma descargada de la energía “.

Algunas consideraciones de la catálisis enzimática

Estructura y funciones del ATP Molécula de A. T. P.

El sistema ATP está formado AMP(No presenta enlace Macroérgico) -14, 2 Kj/mol ADP(Presenta -1 -enlace Macroérgico) -30, 5 Kj/mol ATP(presenta 2 enlace Macroérgico)

¿Qué estructura presenta el ATP • El ATP es una sustancia energética, capaz de almacenar energía químicamente utilizable. Está constituido por tres componentes: • -Adenina, que se une a la ribosa y esta a su vez se une a tres residuos de ácido fosfórico. • -Presenta dos enlaces pirofosfórico, donde se almacena la energía.

¿Cómo esta formado el ATP? Adenina ATP Pentosa Base nitroge nada Monosacárido 3 - ácido fosfórico Mononucleótido

El ATP forma un sistema en equilibrio con dos especies moleculares más, estas especies son: 35

36

energía P P P (Monofosfato AMP de adenosina) ADP (Difosfato de adenosina) ATP (Trifosfato de adenosina)

Clasificación de los compuestos orgánicos según su contenido energético, es decir, los compuestos de: -Alta Energía de Hidrólisis -Baja Energía de Hidrólisis De Alto Contenido Energético(o Macroérgicos) : Si el ÄG hidról. = ó > -7. 5 kcal/ mol -De Bajo Contenido Energético : Si el ÄGhidról< -7. 5 kcal/mol 1 er. Grupo: ácido 1 -3 di P- glicérico, ácido - P-enolpirúvico. 2 do. Grupo: Glucosa - 6 -P, Gliceraldehído -3 -p

Propiedades del ATP Principio de intermediario común

Ideas a destacar En esencia es al ATP a quien le corresponde el papel único como sustancia intermediaria entre los compuestos de alta energía y los de baja energía para asegurar así el correcto desenvolvimiento de los procesos metabólicos en el organismo y que requieren del concurso de la energía”, es decir, que así se“asegura que la energía que se libera en los procesos oxidativos en el organismo no se desperdicie en forma de calor y pueda ser utilizada en las reacciones del metabolismo”.

¿Cuáles son los tipos de reacciones que aseguran energéticamente los procesos del metabolismo: 1. Transferencia de los grupos fosfatos de alta energía de un donante al ATP. 2. Transferencia de los grupos fosfatos desde el ATP a un aceptor

Funciones del ATP Trabajo químico (biosíntesis) Trabajo Osmótico (trasporte de sustancias) Trabajo mecánico (contracción muscular)

Vías para la obtención del ATP en el organismo a partir de los diferentes sustratos. Es preciso señalar que la cantidad de ATP almacenada en el músculo sólo posibilita actividad durante fracciones de segundo por tanto su resíntesis, constituye la piedra angular de la energética, para ello existen varias vías con distintas características que dependen del esfuerzo realizado, su intensidad y tiempo de duración. Reacciones de oxidación-reducción

Orientaciones de la próxima actividad OXIDACIONES BIOLÓGICAS: PROCESOS REDOX. CONTENIDO: 1. -Consideraciones generales acerca de los procesos REDOX en el organismo. 2. -Cadena de transporte electrónico. 3. -Fosforilación oxidativa.