TEMA BIOENERGÉTICA
La bioenergética es la rama de la termodinámica que trata de la adquisición, el intercambio y la utilización de la energía en los organismos. La energía interna (E ) de un sistema incluye toda la energía que puede intercambiarse mediante procesos no nucleares: la energía del movimiento de los átomos y las moléculas, y la energía de los enlaces químicos y las interacciones no covalentes. E viene viene dada por el estado del sistema y puede modificarse únicamente mediante un intercambio de calor o de trabajo con el entorno (ΔE =q-w). =q-w). Ésta es la primera ley de la termodinámica. En condiciones de volumen constante, q= ΔE . En condiciones de presión constante, q=ΔH =Δ =ΔE +P ΔV , donde H indica la entalpía (H =E +PV ). ). En bioquímica, ΔH es es más importante que ΔE . Los procesos pueden ser reversibles (próximos al equilibrio) o irreversibles (alejados del equilibrio). La dirección termodinámicamente favorecida de una reacción (la dirección que conduce al equilibrio) viene dada por los cambios que se producen en la entalpía (H ) y la entropía (S, una medida de la aleatoriedad). La energía libre, G = H -TS, tiene en cuenta ambos parámetros. El criterio para determinar si un proceso es favorable es que el cambio de energía libre, Δ G = ΔH -T ΔS, sea negativo; ello constituye una forma de enunciar la segunda ley de la termodinámica. La transición de hielo a agua pone de manifiesto la importancia de la temperatura ( T ) para determinar la dirección de la reacción. En el punto de fusión, el sólido y el líquido están en equilibrio (ΔG =0). =0). La entropía de un sistema abierto puede disminuir, como ocurre en la congelación, pero sólo si disminuye la entalpía; así pues, los organismos deben gastar constantemente energía para mantener la organización. En cada transferencia de energía, se pierde parte de la energía ΔH en en forma de calor (T ΔS), por lo que ΔG es es una medida de la energía que está disponible para un trabajo útil. Las reacciones que no están termodinámicamente favorecidas pueden estimularse a pesar de ello, si se acoplan a reacciones que tengan valores de ΔG muy negativos. En los sistemas vivos, la hidrólisis de determinados compuestos fosfato se utiliza con frecuencia para un acoplamiento de este tipo. El potencial de transferencia de fosfato ordena estos compuestos según su capacidad para fosforilar otros compuestos en condiciones estándar. El ATP, que es el más importante
de estos compuestos, puede considerarse la moneda de cambio de energía libre de la célula. Se genera en las rutas metabólicas de producción de energía y se utiliza para impulsar muchas reacciones. Su potencial de transferencia de fosfato, de valor intermedio, permite al ATP aceptar y donar fosfatos con facilidad, mientras que su metaestabilidad garantiza que no se desperdicie en hidrólisis no acopladas.
