ENTRADA 7: El sendero de la Cita

Termodinámica Metabólica

La termodinámica es el estudio del comportamiento de la energía calorífica y las formas en las cuales la energía es transformada en calor. El concepto de termodinámica nos ayuda a comprender por qué los motores nunca son completamente eficientes y por qué no se puede nunca enfriar algo hasta el cero absoluto, una temperatura en la cual las sustancias no tienen ningún tipo de energía calorífica.

Cuando la energía se transforma de una forma a otra, siempre habrá una cantidad que terminará transformándose en calor.

En la termodinámica se nos presentan tres leyes fundamentales:

Primera Ley

La energía puede convertirse de una forma a otra, pero no puede crearse ni destruirse. La energía puede almacenarse en varias formas y luego transformarse en otras.

Segunda ley

La primera ley nos dice que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.
En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinamica, que tiene dos enunciados equivalentes:

Enunciado de Kelvin - Planck : Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.

Tercera ley

Dos objetos en equilibrio térmico entre sí están a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se encuentran en equilibrio térmico entre sí.

Es el calor que entra desde el "mundo exterior" lo que impide que en los experimentos se alcancen temperaturas más bajas. El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. Es la temperatura a la cual cesa el movimiento de las partículas. El cero absoluto (0 K) corresponde aproximadamente a la temperatura de - 273,16ºC. Nunca se ha alcanzado tal temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable.

Metabolismo

Es un conjunto de reacciones químicas que efectúan constantemente las células de los seres vivos con el fin de sintetizar sustancias complejas a partir de otras más simples, o degradar aquellas para obtener estas

Todas las reacciones químicas que tienen lugar en una célula involucran enzimas, grandes moléculas de proteína que desempeñan papeles muy específicos (tal como lo señalamos en la entrada anterior), estas reacciones se ordenan en una serie de pasos, que comúnmente se llama vía; una vía puede tener una docena o más de reacciones o pasos secuenciales. 

El total de las reacciones químicas involucradas en la síntesis se llama anabolismo. Las células también están constantemente involucradas en la ruptura de moléculas de mayor tamaño; estas actividades se conocen colectivamente como catabolismo. El catabolismo cumple con dos propósitos:

-Liberar la energía (ATP) que será usada por el anabolismo y otros trabajos de la célula.

-Suministrar la materia prima que será usada en los procesos anabólicos.

Metabolismo de la glucosa

Mitocondria

Una mitocondria tiene un tamaño comparable al de una bacteria (1μm de anchura y varios μm de largo). La mitocondria está encerrada por dos membranas, denominadas membrana interna y membrana externa. La mayoría de las reacciones químicas implicadas en la oxidación de azúcares y de otros "combustibles" moleculares de la célula, tienen lugar dentro de las mitocondrias . El fin de estos procesos es obtener energía de los alimentos y conservar cuanta sea posible en la forma del compuesto de alta energía adenosina trifosfato (ATP). Es precisamente en la mitocondria, donde la célula almacena la mayoría de las enzimas y metabolitos implicados en procesos celulares tan importantes como el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA),la oxidación oxidación de grasas y la generación del ATP.  La mayoría de los intermediarios implicados en el transporte de electrones desde las moléculas oxidables de los alimentos hasta el oxígeno, están localizados dentro o en la superficie de las crestas, que son repliegues de la membrana mitocondrial interna.

El número y localización de las mitocondrias en una célula está en relación con su papel en dicha célula. Los tejidos con requerimientos elevados de ATP como fuente de energía, están bien dotados de mitocondrias, que se localizan, precisamente, en los lugares donde las necesidades energéticas son mayores. 

Bibliografía

Fisicanet  Metabolismo, Leyes de la termodinámica

http://www.fisicanet.com.ar/biologia/metabolismo/ap07_leyes_de_la_termodinamica.php

Sitios de Física Y Matemáticas. 

-Termodinámica

http://www.jfinternational.com/mf/termodinamica.html 

-Tercera ley de Termodinámica y Ley Cero de Termodinámica

http://www.jfinternational.com/mf/tercera-ley-termodinamica.html

A. Lehninger, D, Nelson y M. Cox. "Principios de bioquímica". Editorial Omega, 2000.

Helena Curtis , N. Sue Barnes. "Biología". Sexta edición en español.

Wayne M. Becker, Lewis J. Kleinsmith, Jeff Hardin "El Mundo De La Célula" Sexta edición. Pearson Education Inc.

Opinión Personal

He considerado importantes las anteriores referencias bibliográficas debido a su amplio contenido con respecto a la información que cada una de ellas representa. Además porque si bien, he tomado información de algunos artículo también citados, he visto que la información de las referencias tiene veracidad y validez y tienen un aporte educativo bastante significativo.