INTRODUCCIÓN A LA BIOENERGÉTICA.

La Bioenergética es la parte de la biología muy relacionada con la física, que se encarga del estudio de los procesos de absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas biológicos. Se relaciona con la Termodinámica, en particular con el tema de la Energía Libre, en especial la Energía Libre de Gibbs. Los cambios en la energía libre de Gibbs ΔG nos dan una cuantificación de la factibilidad energética de una reacción química y pueden proveer de una predicción de si la reacción podrá suceder o no. La Bioenergética solo se interesa por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción química, los tiempos necesarios para que el cambio químico se lleve a cabo en general se desprecian.

TERMODINÁMICA.

La termodinámica es una rama de la física que estudia los efectos de los cambios de la temperatura, presión y volumen de los sistemas a un nivel macroscópico. También explica los procesos de intercambio de masa y energía térmica entre sistemas térmicos diferentes.En esencia estudia la circulación de la energía y cómo la energía infunde movimiento. Históricamente, la termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor.

El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son las leyes de la termodinámica, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo. También se postula la existencia de una magnitud llamada entropía, que puede ser definida para cualquier sistema. En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Éstas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

ENERGÍA LIBRE DE GIBBS.

En termodinámica, la energía libre de Gibbs (o energía libre) es un potencial termodinámico, es decir, una función de estado extensiva con unidades de energía, que da la condición de equilibrio y de espontaneidad para una reacción química (a presión y temperatura constantes).

La segunda ley de la termodinámica postula que una reacción química espontánea hace que la entropía del universo aumente, ΔSuniverso > 0, así mismo ΔSuniverso esta en función de ΔSsistema y ΔSalrededores. Por lo general sólo importa lo que ocurre en el sistema en estudio y; por otro lado el cálculo de ΔSalrededores puede ser complicado.

Por esta razón fue necesario otra función termodinámica, la energía libre de Gibbs, que sirva para calcular si una reacción ocurre de forma espontánea tomando en cuenta solo las variables del sistema.

TRABAJO BIOLÓGICO.

La FOTOSÍNTESIS realizada por las plantas verdes y la OXIDACIÓN de los alimentos efectuada por los animales, al proporcionar ENERGÍA para la realización de trabajo, son los elementos principales en un ciclo enorme de ENERGÍA BIOLÓGICA en nuestra Tierra.

Las UNIDADES MOLECULARES básicas en la organización de los sistemas de transformación de energía celular son las moléculas de ENZIMAS, que son proteínas especializadas capaces de catalizar las reacciones químicas específicas en la célula. Estas moléculas de enzimas están arregladas en grupos orientados en estructuras diferentes de la CÉLULA para proporcionar dirección a las transformaciones de energía que ellas catalizan.

La ENERGÍA es transformada de un tipo a otro en 3 grandes etapas durante su FLUJO a través del mundo biológico.

1- La 1ra ETAPA es la FOTOSÍNTESIS, la captura de la ENERGÍA SOLAR por el pigmento clorofila en las células de las plantas verdes y su transformación en ENERGÍA QUÍMICA, que se usa para construir carbohidratos y otras moléculas de alimentos a partir del CO2 y H2O.

2- La 2da ETAPA en el flujo de energía es la RESPIRACIÓN en el que la ENERGÍA QUÍMICA de las moléculas de alimentos se transforma en una clase de energía más útil durante la OXIDACIÓN en las células de animales.

3- En la 3ra ETAPA la ENERGÍA QUÍMICA recuperada la utilizan las células para realizar TRABAJO, ya sea dentro de las células o en el medio ambiente. El trabajo realizado puede ser el trabajo mecánico de la contracción muscular, el trabajo eléctrico, el trabajo osmótico, o el trabajo químico de crecimiento. Conforme se realizan estas funciones, la ENERGÍA FLUYE finalmente al MEDIO AMBIENTE en una forma disipada, menos útil.

No sólo fluye ENERGÍA entre los mundos de vegetales y de animales, sino también MASA. Durante la RESPIRACIÓN las células animales toman O2 de la atmósfera y luego descargan CO2. Las plantas verdes extraen CO2 y H2O de la atmósfera y descargan O2. Entonces hay ahí un CICLO de CO2, un CICLO de O2 y un CICLO de H2O entre los mundos de animales y plantas. El contenido de agua en la biosfera es muy grande, así como el contenido de O2. El contenido de CO2 en la atmósfera es más bien pequeño, solamente del orden de 0.03 por ciento. Hay así un balance entre la producción de CO2y la utilización en la biosfera. El mundo de las células fotosintéticas y el mundo de las células heterotróficas viven en SIMBIOSIS unas con otras, una simbiosis en el que tanto la masa y la energía son elementos componentes.

http://es.wikipedia.org/wiki/Bioenerg%C3%A9tica
http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_libre_de_Gibbs
http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090203222903AAPscG1