Flujo de Energa en el Mundo BiolgicoEnerga y MetabolismoProf. Martinez Guerrero, Luis

La Energa Es la capacidad de producir un cambio en el estado o movimiento de la materiaTipos de Energa1. Energa Cintica (movimiento): Movimiento de la masa o de las partculasLa luz (movimiento de fotones)El calor (movimiento de molculas) La electricidad (movimiento de electrones)El movimiento de objetos

2. Energa Potencial (almacenada): Es la capacidad de hacer trabajo en virtud de la posicin o estado de una masa o partcula.E. Qumica (almacenada en los enlaces: carbohidratos y grasas)E. Elctrica (almacenada en bateras) E. de Posicin (agua en una represa)

El rbol absorbe luz E radiante solar (E cintica)El rbol convierte la E luminosa en E potencial qumica almacenada en enlaces y la usa para producir hojas, ramas y frutos La manzana, "llena" de E potencial qumica, cae al suelo, su E de posicin (E potencial) se transforma en E cintica, la E del movimientoCuando manzana golpea suelo, E cintica se transforma en calor (E calrica) y sonido (E acstica), etc.Flujo de la Energa

Si alguien come la manzana, cuerpo transforma E qumica de manzana en movimiento muscular, reproduccin, etc.

Flujo de la EnergaDepende de:Cantidad de E inicialmente disponibleUtilidad de la E Se rige por la leyes de la Termodinmica

Leyes de la TermodinmicaDescriben las propiedades y el comportamiento de la Energa en los sistemas.

La cantidad total de energa del universo permanece constante En otras palabras, la energa no puede ser creada ni destruida, aunque si es transformable de un tipo a otro.Primera Ley de la Termodinmica

La energa tiende a difundirse de una forma ms concentrada a una menos concentrada, ej. se libera como calor o luz, o ambas.El desorden siempre est en aumento en el universo.Segunda Ley de la Termodinmica

Entropamide el grado de desorden o cambio de un sistemaEntropa: Es la energa que no puede utilizarse para producir trabajo

La energa de alta calidad, con baja entropa, es la que puede ser ms utilizada por el ser humano (ej. carbn, electricidad, gasolina)

La energa de baja calidad, con alta entropa, es la menos utilizable por el ser humano (ej. calor liberado por un animal al correr).

Fuentes de EnergaEl Sol proporciona el 99% de toda la energa utilizada por los seres vivos en la Tierra.Esta fluye a travs de los ecosistemas, en procesos cclicos de utilizacin y reciclaje.

HongosDescomponedoresAuttrofosFotosintetizadoresHerbvoroConsumidor 1DepredadorConsumidor 2 o 3 DepredadorConsumidor 3 o 4BacteriasDescomponedorasElementos BsicosHerbvoroConsumidor 1Insectvoro Consumidor 2

Ninguna transformacin de la energa es 100% eficiente.La energa se pierde principalmente en forma de luz y calor.El calor no puede ser almacenado en las clulas o en ninguna parte de los seres vivos. Prdidas energticas

Reacciones QumicasReacciones Endergnicas y exergnicasReacciones AcopladasEnerga de activacin

Ejemplo la Fotosntesis:

Glucosa brinda 3,75 kilocaloras por cada gramo Para que se lleven a cabo requieren de una aportacin neta de energa proveniente del exterior.Reacciones endergnicas o no espontneasLos productos tienen ms E que los reactivos, los reactivos necesitan E para llevar a cabo la reaccin

Ocurren sin ninguna intervencin externaGeneran energa libre (disponible para hacer trabajo)Reacciones exergnicas o espontneasReactivos tienen ms E que los productos, se forman productos y se libera ELa Respiracin, utiliza la energa contenida en la glucosa para realizar un trabajo.

Sistemas VivientesLas formas de vida son sistemas altamente organizados que requieren mucha energa para mantenerse, o sea es una lucha constante contra la entropa segn la segunda ley de termodinmica.Si la mayora de las reacciones en seres vivos son endergnicas. Cmo logramos sobrevivir?Las clulas compensan su prdida continua de energa empleando fuentes de energa externas.

Reacciones AcopladasSeres vivos utilizan reacciones exergnicas (proporcionan energa) para impulsar las reacciones endergnicas (requieren energa). Ambas reacciones ocurren en lugares distintos y la energa se transfiere mediante molculas portadoras de energa, como el ATP para llevarla donde se necesita.La fotosntesis (reaccin endergnica en la planta) ocurre en el cloroplasto y la Respiracin (exergnica) en la mitocondria.

MetabolismoLa infinidad de reacciones qumicas que ocurren dentro de las clulas, les permite crecer, moverse, mantenerse y autorrepararse, reproducirse y reaccionar a los estmulos, integran en forma global el proceso denominado metabolismo.Metabolismo: todas las transformaciones qumicas y energticas que ocurren en los organismos vivos.

Funciones del MetabolismoLa digestin de los nutrientes de los alimentos permite:Obtener energa qumica de uso inmediato (carbohidratos)Generar reservas energticas (carbohidratos y lpidos)La construccin de biocompuestos y estructuras propias:Lpidos, protenas, carbohidratos, enzimas, ADN, etc.Crecimiento: Construir y renovar estructuras (clulas, tejidos, rganos, etc.).La eliminacin de residuos txicos producidos por la actividad celularcidosPerxido de hidrgenoLa reproduccin del organismoMamferos, la regulacin de la temperatura del organismo.

Vas MetablicasAnabolismo y Catabolismo

AnabolismoSntesis o formacin de biomolculas ms complejas a partir de otras molculas ms sencillas, con requerimiento de energa (reacciones endergnicas).Biosntesis:Lpidos complejosCarbohidratos complejosProtenas Principal es la Fotosntesis

CatabolismoTransformacin de biomolculas complejas en molculas sencillas, para obtener energa en forma de ATP (reacciones exergnicas). Degradacin: Lpidos complejosCarbohidratos complejosProtenasPrincipal es la Respiracin

Transporte de Energa: ATPReacciones acopladas no necesitan ocurrir en el mismo lugar para trabajar juntasEn clulas, la energa viaja tambin por medio de molculas transportadorasEl ATP es la principal molcula de alto contenido energtico que conecta las reacciones productoras de energa con las que la necesita.Otras molculas transportadoras: NAD y FAD

Estructura de la molcula de ATPTrifosfato de adenosina o adenosn trifosfatoEs un nucletido que est formado por una base nitrogenada (adenina), unida al carbono 1 de un azcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato. Se produce durante la fotosntesis y la respiracin celular, y es consumida por muchos enzimas y protenas en numerosos procesos qumicos para liberar energa. Su frmula es C10 H16 N5 O13 P3.Enlaces de alta energa

Cmo produce energa el ATP?Rompindose el enlace fosfatoEn los procesos REDUCTIVOS se libera energa, cual es utilizada para el metabolismo: ATP ---------------------> ADP +Pi (G = -7.7 kcal/mol)

Procesos donde participa el ATPAnabolismoBiosntesis de lpidos, carbohidratos, protenas, enzimas, etc.

Transporte activo a travs de la membrana plasmticaEnerga a protenas integrales transportadoras

Contraccin muscularBomba de Sodio (Na+) y Potasio (K+)

Transferencia gentica y reproduccin celularMitosis y meiosis

Preguntas?

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