BIOENERGETICA. Profa. Maritza Romero Barrios
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- Alba Cárdenas Naranjo
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1 BIOENERGETICA Profa. Maritza Romero Barrios
2 BIOENERGETICA Disciplina científica que estudia en los seres vivos, todo lo relativo a las transformaciones de la energía, su transferencia y los mecanismos reguladores implicadas en ella La bioenergética o termodinámica bioquímica es el estudio de los cambios de energía que ocurren en las reacciones bioquímicas
3 BIOENERGETICA Estudio de la transferencia de energía utilizando métodos fisicoquímicos Estudio de la generación y utilización de ATP
4 Generación y utilización de energía química en sistemas biológicos Plantas Energía solar Fotosíntesis CO 2 + H 2 O O 2 + C 6 H 12 O 6 Carbohidratos O 2 Respiración (Mitocondrial) Trabajo biológico ATP Grasas Proteínas ADP Contracción mecánica (Músculo) Transporte de solutos Ensamble de biomoléculas (Grasa, Prot, Carb)
5 Por qué interesa su estudio en nutrición animal? Conocer el metabolismo energético Predecir la demanda de energía del organismo animal Conocer la capacidad de los alimentos para satisfacer los requerimientos eficientemente
6 BIOENERGETICA Organismos vivos difiere de materia inerte Complejidad molecular Ordenación estructural BIOENERGETICA NUTRICIÓN ANIMAL ORGANISMO ANIMAL
7 Caloría: cantidad de calor necesario para aumentar la T de 1 g de agua de 14-5 a 15.5 ºC 1 caloría = cal 1000 c = 1 Kcal 10 6 c = 1000 Kcal o 1 Mcal Joule: Energía necesaria para acelerar un 1 g, a 1 cm/s 1 caloría= joules
8 Funciones del metabolismo Obtener energía química de las moléculas combustibles o de la luz solar Conservar los principios nutritivos exógenos en sillares de construcción o precursores de los componentes macromoleculares de la célula Ensamblar estos componentes para formar prot., ac. Nucleicos y otros compuestos celulares. Formar y degradar biomoléculas necesarias para las funciones especializadas de la célula
9 Anabólicas (Síntesis) Acumula energía E es positivo Formación de estructuras complejas No son espontáneas Reacciones del metabolismo Catabólicas (Degradación) Liberan energía E es negativo Formación de estructuras simples Pueden ocurrir espontáneamente con ayuda de catalizador inicial
10 Qué estudia el metabolismo energético? Ingestión calórica en los alimentos Regulaciones metabólicas Procesos oxidativos que permiten el uso de energía Síntesis metabólica de reserva de energía Fijación de energía en el organismo Pérdidas como energía calórica
11 Metabolismo energético Enfoques Empírico o descriptivo Relación entre Energía consumida y retenida por el animal Objetivo: Predecir la respuesta animal Análisis fisiológico y bioquímico del metabolismo Ensayos de calorímetria
12 Clasificación metabólica de los organismos Tipo de organismo Fuente de Carbono Fuente de energía Dadores electrónicos Fotolitotrofos CO 2 Luz Compuestos orgánicos Fotoorganotrofos Compuestos orgánicos Luz Compuestos orgánicos Ejemplos Células verdes de plantas superiores, algas cianofíceas, bacterias fotosintéticas Bacterias púrpuras no sulfatadas Quimiolitotrofos CO 2 Reacciones oxidorreducción Compuestos inorgánicos H 2, S, H 2 S, NH 3 H, S, Fe y bacterias desnitrificantes Quimiorganotrofos Compuestos orgánicos Reacciones oxidorreducción Compuestos orgánicos Todos los animales superiores, microorganismos, células vegetales no fotosintéticas
13 Leyes de termodinámica La energía no se crea ni se destruye, se transforma en otra Todas las formas de energía pueden ser convertidas cuantitativamente en calor El calor generado en una transformación neta es independiente de la vía seguida para la conversión
14 Primera ley de la termodinámica Los seres vivos son sistemas abiertos que intercambian materia y energía con el ambiente. Los organismos oxidan carbohidratos y convierten la energía almacenada en los enlaces químicos en otras formas de energía: Oxidación de la glucosa: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + ATP + Calor
15 Primera ley de termodinámica La energía no puede ser destruida ni creada Materia Energía E= q + w E= q - w E: Incremento energético en un punto del sistema q: Energía absorbida o utilizada w: Trabajo utilizado (+) o excedido (-)
16 Entalpía - H representa la medida del cambio de energía que ocurre en un proceso a presión constante: H = E + PV H = E + P V El cambio de entalpía depende únicamente del estado inicial y final de la reacción. A volumen constante: H = E Si el sistema es una reacción química la entalpía es el calor de reacción a presión constante - H > 0 Reacción endotérmica - H < 0 Reacción exotérmica
17 Eficiencia energética de los procesos de síntesis en animales monogastricos Síntesis Grasa Grasa del alimento Eficiencia energética* Glucosa Grasa corporal Proteína Carbohidratos Ac. Láctico Glucosa 92 Glucosa Glucógeno 94 Glucosa Lactosa 94 Proteína Aminoácidos Proteína 67 *(Valor calórico del producto formado)/(valor calórico de los precursores de la síntesis)
18 Equivalente calórico para obtener ATP por oxidación Nutriente Calor de combustión (kj)mol) ATP por mol de nutriente Energía para formar un mol de ATP Glucosa Ac. Esteárico Ac. Acético Ac. Propionico Ac. Butírico Proteína 2143* * kj por 100 g + mol ATP /mol AA (peso molecular aprox. 100)
19 Segunda ley de termodinámica En toda transferencia energética se genera energía calórica, la cual puede ser fijada en el tejido, utilizada como trabajo ó perderse en forma de calor (Entropía) Los animales disipan el calor constantemente. H = F T * S H = Cambio de contenido calórico F = Energía libre aprovechable T = Temperatura absoluta S = Perdida de E como calor (Entropía)
20 Calor Forma no ordenada de energía que se disipa y no puede ser fijada por el organismo Temperatura Manifestación absoluta del color retenido por un cuerpo en un momento dado
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