Introducción Metabolismo

Buenas y santas, jóvenes. En esta linda mañana, tarde o noche, dependiendo la hora que me estén escuchando.

En esta tercera etapa del curso, ya hemos tomado el examen uno y dos. Vamos ahora a trabajar con el examen tres. Vamos a hablar de una de las características más importantes relacionadas a los organismos, que es el metabolismo, ¿verdad? Y para entrar, ¿verdad?, al capítulo 11.

Primero, es importante repasar una serie de conceptos que nos van a ayudar a entender lo que es el metabolismo, ¿verdad? Cuando nosotros hablamos de metabolismo, hablamos de la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en un organismo. Eso es lo que nosotros llamamos, ¿verdad?, eh, metabolismo. En tu capítulo, estamos en el capítulo 10, página 2011. Y básicamente, cuando nosotros tratamos de buscar una definición de lo que es la vida y de lo que son los organismos, eh, básicamente siempre el metabolismo tiene que estar incluido en esa definición. Por eso, cuando yo le hablaba a usted de organismo, yo decía que el organismo es la suma de los procesos físico-químicos autorregulados, autoperpetuados y en constante equilibrio con el medio ambiente.

En la astrobiología, ¿verdad?, que es esa disciplina multidisciplinaria, ¿verdad?, que trata de entender cómo se desarrolla en planeta Tierra y en el universo. Eh, básicamente, eh, cuando habla de vida, eh, básicamente lo define como un sistema transformador de energía con una base genética que permite su evolución. Por lo tanto, observe que esa definición, que es una definición súper interesante, lo que podemos llamar vida, tiene integrada la capacidad que tiene un organismo para poder usar la energía, para poder transformar esa esa energía, ¿verdad?, que es esa capacidad, ¿verdad?, para hacer eh eh trabajo, en este caso, trabajo biológico.

Por lo tanto, una vez que nosotros vemos esto, podemos ver eh cosas interesantes asociadas a las rutas metabólicas de los organismos. Y es interesante porque en tu capítulo siempre empiezan con esa con esa introducción, ¿verdad?, que nosotros siempre la discutimos. Y básicamente, aquí nosotros podemos ver en la introducción en metabolismo esto que está aquí. Esto que está aquí es una planta de tratamiento de aguas residuales. ¿Qué son las aguas residuales? Las aguas residuales son toda aquella agua que es utilizada con un propósito, ¿verdad? Y entre las aguas residuales están las aguas residuales negras o de albañal, que son esas aguas residuales que generamos en la en la en los hogares donde quiera que hay ser humano, donde hay presencia de heces, ¿verdad?, de materia fecal, heces, ¿verdad? Por lo tanto, esas aguas hay que tratarlas biológicamente para que esa carga microbiológica y esa carga orgánica se reduzca y esas aguas que han sido utilizadas se puedan reintegrar nuevamente a los sistemas acuáticos.

Y entonces aquí te dice más o menos de la cantidad. Por ejemplo, cada vez que usted le da la cadena del inodoro, usted está liberando más o menos 1.6 o 2 galones de agua, dependiendo el volumen del tanque de su inodoro. Y que en ciudades, por ejemplo, como Nueva York, eh, se genera 1.2 billones de galones de agua diarios con esa materia fecal. Por lo tanto, esa agua hay que tratarla.

Entonces, ¿qué ocurre? Esas aguas se tratan en diferentes sistemas, pero en uno de los sistemas principales se conoce como planta de tratamiento de agua residual, ¿verdad? Planta de tratamiento de agua residual. Y en esa planta de tratamiento, lo que conocemos como tal, planta de tratamiento, planta de tratamiento de agua residual. Y ahí hay diferentes mecanismos, ¿verdad? No voy a entrar en eso ahora. Cuando coja micro de agua se hablará en detalle de tratar esas aguas, pero una de las cosas importantes es que los microorganismos que están en las aguas ayudan a remover la materia orgánica que tienen esas aguas. ¿Y cómo lo hacen? A través de las rutas metabólicas. Los microorganismos cogen esa materia orgánica, rompen esa materia orgánica, liberan esa energía y esa energía entonces la utilizan para hacer algún tipo de trabajo. Pero además, básicamente, parte también se libera en forma de calor, ¿verdad? Y claramente se puede ver que usted puede usar las rutas metabólicas de los organismos para para hacer algún proceso. Por ejemplo, en el laboratorio estábamos hablando cómo podíamos utilizar los microorganismos para hacer queso, para hacer vino, para hacer yogur, entre otros productos. ¿Qué estamos haciendo? Estamos usando las rutas metabólicas microbianas para generar un producto, para optimizar un proceso, para conseguir algo, ¿verdad? Así que es importante entender lo que es el metabolismo. Así que básicamente, ¿verdad? Por ahí es que estamos, ¿verdad? Y vamos entonces a entender un poquito eh qué es, ¿verdad?, ese esa energía y cómo la usan los organismos.

Así que básicamente, nosotros hablamos de una disciplina que se conoce como la termodinámica, ¿verdad? Y la termodinámica básicamente eh tiene que ver eh con todas las transformaciones energéticas. Ahorita vamos a ver en detalle la primera y la segunda ley de la de la termodinámica, ¿verdad? Básicamente, y hay unos aspectos que no importa el organismo que sea, siempre lo vamos a relacionar con con el uso de la energía. No importa si es una bacteria o es o es usted, un organismo multicelular, hay unas características que son comunes relacionadas al metabolismo y al uso de energía en todos los organismos.

¿Cuáles son esas características que básicamente podemos decir que son eh comunes, verdad? Eh, que son comunes a a todo a todo organismo. Número uno, todas obedecen la ley de la termodinámica. Así que eh las células, ¿verdad?, eh que llevan a cabo un metabolismo, obedecen las leyes de la termodinámica que la vamos a discutir ya mismo. Segundo, las células utilizan, ¿verdad?, utilizan eh unas moléculas eh energéticas para llevar a cabo esos procesos eh metabólicos. Y esa molécula energética que le llamamos cariñosamente como la moneda energética de la célula es el trifosfato de adenosina o ATP, ¿verdad?, que básicamente la célula produce ese ATP y ese ATP que produce la célula es el que utiliza para llevar a cabo las reacciones dependientes de energía.

Otra cosa interesante dentro de las rutas metabólicas son los procesos de oxidación y reducción. Cuando hablamos de proceso de oxidación y reducción, hablamos de moléculas que liberan electrones y esos electrones son aceptados por otras moléculas. Y en ese proceso se va liberando energía y esa energía que se va liberando se va utilizando eh para hacer trabajo útil y otra parte, ¿verdad?, se pierde en forma de calor. Cuando digo que se pierde es que se pierde la utilidad para la célula como tal, ¿verdad? Porque la primera ley de la energía claramente establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Así que básicamente estamos hablando que la energía se transforma, la energía se transfiere, ¿verdad? Básicamente, y eso es importante.

Y en esa y cuando nosotros hablamos, por ejemplo, de respiración celular aeróbica, vamos a ver lo que se conoce como una cadena de transporte de electrones, etc. en inglés, ¿verdad? Eh, cuando lo traduce es cadena de transporte de electrones. Y la cadena de transporte de electrones, la palabra lo dice, es una serie de moléculas que se que se oxidan y se reducen, se oxidan y se reducen y van moviendo esos electrones. A medida que va moviendo esos electrones se va liberando energía y esa energía entonces se utiliza para hacer, ¿verdad?, otras moléculas que se van a utilizar para la síntesis.

Cuando nosotros hablamos de síntesis, casi siempre utilizamos la palabra anabolismo. Así que las reacciones anabólicas, ¿verdad?, son esas reacciones de síntesis, ¿verdad?, eh, anabólicas, ¿verdad? Cuando usted sintetiza, por ejemplo, eh proteínas o ácidos nucleicos, son reacciones anabólicas, son de síntesis, ¿verdad? Básicamente, mientras que las reacciones donde usted utiliza moléculas complejas y las rompe, le llamamos cariñosamente reacciones catabólicas, ¿verdad? Esas reacciones de rompimiento. En otras palabras, el metabolismo está constituido de reacciones anabólicas o de síntesis y reacciones catabólicas, ¿verdad?, o de rompimientos.

Otra cosa que es común en el metabolismo celular, no importa el organismo, es común en el metabolismo celular, son las rutas, ¿verdad? Básicamente eh el metabolismo está organizado en unas rutas metabólicas y ahorita vamos a hablar, ¿verdad?, de los distintos tipos de rutas metabólicas. Y estas rutas metabólicas, ¿verdad?, donde donde unos eh sustratos se convierten en productos y así sucesivamente, ¿verdad? Una ruta metabólica. Por ejemplo, el A se transforma en B, en D se transforma en C y así sucesivamente. Esas rutas metabólicas están catalizadas, ¿verdad? Están catalizadas por unas enzimas y esas enzimas la mayoría son proteicas, ¿verdad? Y a las y y a esos agentes catalíticos proteicos se le llaman enzimas, enzimas con z, ¿verdad? Así que cuando hablamos de una enzima, hablamos de un agente catalítico proteico, ¿verdad? Eh, pero como ya usted saben, en los años 80 se descubrió que hay enzimas que no son proteicas y esas enzimas que no son proteicas se le llaman ribocimas, ¿verdad? Que básicamente eh también son importantes.

Otra otra cosa común que podemos ver en las rutas metabólicas es que son altamente reguladas, ¿verdad? Todos estos procesos están regulados, ¿verdad? A nivel génico, a nivel de mecanismos de inhibiciones, ¿verdad?, de retroalimentaciones, entre otros. Así que hay un proceso de regulación, ¿verdad?, donde la célula eh trata de usar lo más eficientemente la energía. Recuerde que yo le he dicho en otras clases que los microorganismos, por regla general, viven en ambientes eh que están reducidos en nutrientes, que tienen baja concentración de nutrientes. Y yo le he dicho en otras ocasiones que por regla general los microorganismos viven en ambientes oligotróficos, ambientes con bajas concentraciones de nutrientes, ¿verdad? Así que la célula no se puede dar el lujo de estar, ¿verdad?, malgastando la energía, ¿verdad?, malgastando eh eh los nutrientes. Así que tiene que tener rutas reguladas.

Así que amigo mío que me estás escuchando en esta linda en esta linda mañana, tarde o noche, eh, aunque hay cientos de organismos distintos eh con formas, tamaños, características distintos, a nivel metabólico hay una serie de criterios que los une. Número uno, la vida tiene que obedecer las leyes de la termodinámica. Número dos, hay una moneda energética común que es el trifosfato de adenosina. Número tres es los mecanismos de redox, de oxidación y reducción, donde esas moléculas se oxidan y se reducen, ¿verdad?, y se va transformando, se va moviendo, se va transfiriendo esa energía. Eh, número cuatro, hay unas rutas, unas rutas, ¿verdad?, que muchas veces eh se cruzan unas con otras eh que están catalizadas por unos agentes químicos que se llaman enzimas y están constituidos de proteínas o riboenzimas, están constituidos de de ácido nucleico. Y lo más importante eh de todo, bueno, una característica importante es que todo esto está regulado, ¿verdad? Así que básicamente por ahí es que vamos.

Eh, por lo tanto, cuando nosotros hablamos de metabolismo y cuando como yo le estaba diciendo a usted, el metabolismo lo podemos dividir en dos grandes eh componentes. El metabolismo componente catabólico. Cuando hablamos de catabólico, hablamos de reacciones de suministro, ¿verdad? Hablamos de reacciones de suministro, hablamos de reacciones de abastecimiento, ¿verdad? Así que cuando hablamos de esas reacciones catabólicas, son reacciones eh en que la célula, ¿verdad?, utilizando utilizando, ¿verdad?, diferentes compuestos eh provee energía, poder reductor y precursores metabólicos para la síntesis. Observe que la energía que se va a proveer se va a proveer en forma de ATP. Por ejemplo, si yo tengo una molécula de glucosa y esa molécula de glucosa yo la rompo, yo la catabolizo, eh, se va a liberar ATP y ese ATP, ¿verdad?, que se forma, ese ATP que se forma, parte de esa energía que está en ese ATP proviene de ese rompimiento de esa molécula de glucosa, ¿verdad? Otra cosa que se va a a formar cuando yo rompo esa molécula de glucosa, otra cosa que se va a formar cuando yo rompo esa molécula de glucosa son el poder reductor, ¿verdad? Con enzimas reducidas. Ese NAD que toma electrones y se convierte en NADH. Y ese NADH, básicamente es Nadh, ¿verdad? Nadh, míralo aquí, eh, es el que se va a mover muchas veces a la cadena de electrones o a otra molécula para transferir esa energía. Eh, y precursores metabólicos, cuando usted rompe moléculas complejas, forma moléculas más pequeñas que va a utilizar para usted formar sus propias moléculas. Por ejemplo, cuando usted consume hidratos de carbono, carbohidrato, cuando usted consume lípidos, ¿qué hace su sistema digestivo? Rompe esos lípidos que usted consume. Por ejemplo, usted come lípidos de cerdo, ¿qué hace su sistema? Rompe esos lípidos de cerdo y hacen las unidades básicas. Así que cataboliza esos lípidos de cerdo y forma las unidades básicas de esos lípidos para que usted entonces haga biosíntesis de los componentes que usted necesita. Eso, amigo mío, es lo que llamamos catabolismo.

Eh, lo contrario al catabolismo son las rutas anabólicas, el anabolismo. Y cuando hablamos de anabolismo es la síntesis de esas moléculas complejas usando, ¿verdad?, esos precursores metabólicos. En anabolismo yo voy a requerir una fuente de energía. Casi siempre esa fuente de energía yo la obtengo de ese ATP que formé de esas reacciones catabólicas. En otras palabras, el anabolismo va a depender de esas reacciones catabólicas, ¿verdad? Y usted va a ver que que hay una conexión entre catabolismo y anabolismo y viceversa. Eh, y va a requerir esa energía, ya sea en forma de ATP o en forma de NADH o NADPH o FADH2. Así que es interesante, ¿verdad?, que vaya viendo esto.

Observe eh estos este poder reductor, estas coenzimas que están aquí reducidas, que las vamos a estar viendo en muchas rutas metabólicas. Siempre que usted las vea así, ¿verdad?, NADH, NADPH o FADH2, básicamente son las formas reducidas. La forma oxidada de NADH es NAD, ¿verdad? Es básicamente es N AD con un signo positivo. Eh, la forma oxidada de NAPH, NP con un signo positivo y la forma oxidada de FADH2 e FAD con signo positivo. Cuando usted las ve así se ve que son oxidadas y cuando las vea como NADH, NADHPH o fadh es que ya tienen los electrones e hidrógeno y se van a mover entonces a unas cadenas transportadoras de electrones o se van a mover a a una determinada molécula para oxidarse. Eh, así que cuando es NAD positivo está oxidada y cuando es NADH ya tiene esa energía está reducida. Estamos.

Así que es importante que se vaya familiarizando con este concepto porque en la próxima clase vamos a entrar en el próximo capítulo que es el capítulo 11 y vamos ya a entrar de lleno, ¿verdad?, en estos conceptos. Así que, amigo mío, ya sabe que el metabolismo se divide en catabolismo y anabolismo. Y todos los microorganismos, acuérdese que todos los microorganismos necesita una fuente de energía, una fuente de carbón y una fuente de electrones. Acuérdese de eso. Eh, y cuando hablamos de una fuente de energía, ¿verdad?, una fuente de carbono y una fuente de electrones y los unimos, formamos los grupos nutricionales, ¿se acuerda, verdad?, aquellos organismos que pueden utilizar distintas fuentes, ¿verdad? Y observe como los ciclos biogeoquímicos son importantísimos en el en esto, ¿verdad? Los microorganismos con sus rutas metabólicas impactan directamente en los distintos ciclos bioquímicos como el nitrógeno, azufre, fósforo, etcétera. Eh, así que las rutas metabólicas son importantes.

Hay que repasar unos conceptos que vamos a estar viendo en este capítulo. Número uno, la energía, ¿verdad? La energía no es otra cosa que la capacidad para realizar trabajo, ¿verdad? Así que cuando nosotros hablamos de de el metabolismo microbiano, vamos vamos a vamos a ver que esa energía va a estar centrada en una molécula especial que se conoce como ATP y trifosfato de adenosina. Por lo tanto, los microorganismos van a buscar procesos para poder transformar, para poder sintetizar el ATP, que es la moneda energética. Y cuáles son los procesos que por regla general utilizan los organismos para llevar a cabo este proceso? Pues procesos como, por ejemplo, respiración celular, procesos como fermentación, procesos como fotosíntesis. Son procesos en el cual los organismos utilizan una fuente de energía y utilizando esa fuente de energía sintetizan el trifosfato de adenosina. Y ese trifosfato de adenosina es la molécula energética que se va a utilizar para hacer, ¿verdad?, diferentes trabajos dentro de la célula.

Por lo tanto, ¿qué es trabajo celular? Esas actividades impulsadas por energía, que son esenciales, ¿verdad?, para funciones vitales. Por lo tanto, cuando hablamos de ese trabajo, básicamente lo vamos a relacionar eh con el uso y transformación de energía para realizar esas funciones vitales que permite a la célula que crezca, que se desarrolle su estructura, cómo responder a ese entorno. Básicamente a nivel celular hay tres trabajos que son esenciales y para esos tres trabajos se necesita energía y esa energía por regla general se necesita en forma de ATP, pero ese ATP hay que sintetizarlo. Y para sintetizar ese ATP usted necesita fuentes energéticas y esas fuentes energéticas son dos básicas. O es una fuente energética solar o es una fuente energética química. Y cuando es una fuente energética solar, decimos que el organismo es fototrófico. ¿Se acuerda? Ya usted conoce eso, ¿verdad? Fototrófico. Fototrófico, ¿verdad? Y cuando es una fuente química de energía es quimiótrofo, ¿verdad? Eh, o quimiotrófico. Así que ya usted conoce esos conceptos, ¿verdad?, que son tan importantes.

Eh, el trabajo químico, ¿verdad? Básicamente es eh ese trabajo que envuelve la síntesis de moléculas complejas, ¿verdad?, a través del anabolismo, ¿verdad? Y es necesario para esa complejidad celular. Así que la síntesis de biomoléculas, ¿verdad?, eh como ácidos nucleicos, proteínas, lípidos, etcétera. Trabajo de transporte es el movimiento de moléculas o iones a través de la membrana. Ya usted conoce transporte, ¿verdad? Así que transporte de nutrientes, transporte de desperdicios, ¿verdad?, entrada de estos nutrientes, eh, la formación de estos gradientes protónicos, etcétera. Y por último, el trabajo mecánico, que es el movimiento impulsado por energía, ¿verdad? Básicamente la movilidad por flagelo, ¿verdad?, que es básicamente esa energía cuando hablamos de trabajo mecánico, esa energía que es requerida para esa movilidad celular o el movimiento de estructuras dentro de la célula, ¿verdad? ¿Se acuerda cuando el cromosoma se se iba segregando, separando, hay un movimiento de cromosoma que se va moviendo hacia los polos de la célula, verdad? Así que no solamente es movimiento que usted ve a la célula moverse con un flagelo de un lugar a otro, sino movimientos internos. Por eso, cuando las personas hablan de movilidad eh piensan solamente en que la célula se movilice con flagelo, pero en el interior de la célula hay movimientos, ¿verdad? Y eso es importante, ¿verdad?, a recordarlo aún cuando la célula no tenga flagelo.

Eh, así que claramente sabemos entonces lo que es esa energía, ¿verdad? Esa capacidad para realizar trabajo tenida principalmente de, ¿verdad? Eh, básicamente las células la obtienen de una fuente de energía que puede ser el sol o que puede ser una fuente química, ¿verdad? Que es importante que repasar todo esto para que no haya problemas, ¿verdad?, cuando estemos trabajando con el capítulo 11. Eh, así que resumiendo estos tipos básicamente de trabajos e trabajo químico, trabajo de transporte y trabajo mecánico. Recuerde, esa energía no es otra cosa que esa capacidad para poder realizar ese trabajo, ¿verdad? Y básicamente cuando vemos este trabajo, eh vemos básicamente como esa energía se va moviendo. Eh y ese trabajo celular básicamente está muy bien explicado cuando usted une primera ley de la termodinámica y la segunda ley de la termodinámica que vamos a ver un poquito más tarde.

Así que la energía, por eso decíamos, amigo mío, que todo organismo necesita una fuente de energía. Eso es clave. Eh, puede ser química, puede ser este puede ser química, puede ser solar o puede ser una combinación. Usted sabe que hay organismos que son mixotróficos, que pueden utilizar en un momento dado una fuente solar o una fuente química. Así que el organismo puede ser eh fototrófico o puede ser quimiotrófico o puede ser mixotrófico, que es la mezcla de ambas, ¿verdad?, como lo podemos ver, por ejemplo, en algunas en algunas algas, en algunos dinoflagelados eh que presentan en ocasiones eh comportamiento fagotrófico, ¿verdad? Pero también algunos dinoflagelados también pueden llevar a cabo fotoautotrofía. Bueno, así que y ya vimos que aunque hay diferentes eh eh moléculas que pueden almacenar y movilizar energía, la molécula por excelencia que se encarga de la movilidad de energía dentro de las rutas metabólicas es el ATP o trifosfato de adenosina. En otras palabras, parte de la energía solar pasó al al ATP, parte de la energía solar pasó entonces o de la energía química pasó entonces a la formación de ATP. Así que básicamente por ahí vamos.

Miren esta diapositiva, me parece ser simpática, se las coloqué eh recientemente. Y en esta diapositiva usted puede ver eh las fuentes de energías básicas. Eh, entonces estamos diciendo que un organismo tiene eh puede tener una fuente de energía lumínica, ¿verdad? Esos son los fototróficos, ¿verdad? Fuente de energía lumínica fototrófico. O puede tener una fuente de energía química, ¿verdad? Que son los quimiotróficos, ¿verdad? Una energía eh eh que una fuente de energía química. Así que las dos fuentes básicas son la fuente lumínica, ¿verdad?, la luz, ¿verdad?, que usted la tiene aquí o la fuente química, ¿verdad?, que usted la tiene aquí, ¿verdad? Y aquí, ¿verdad? Así que observe que entonces hay dos tipos de fuentes de energía. Eh, los fototróficos que utilizan energía lumínica y los quimiótrofos o quimiotróficos que utilizan energía química.

También todo organismo necesita una fuente de carbono, ¿se acuerda? Si la fuente de carbono es dióxido de carbono, es autotrófico. Si la fuente de carbono es orgánica, pues entonces es heterotrófico. En el caso de nosotros, ¿qué somos? En el caso de nosotros somos quimiotróficos. ¿Qué es quimiotróficos? Que la fuente de energía es una fuente de energía química, ¿verdad? Nosotros no podemos usar energía solar en forma directa. y que básicamente la fuente de energía química y la fuente de carbono también es de compuestos orgánicos. Así que en nuestro caso nuestra fuente de carbono es orgánica. Así que un quimio autotrófico eh la fuente de energía es química y la fuente de carbono es dióxido de carbono y un quimio heterotrófico, la fuente de energía es orgánica, eh química orgánica y la y la fuente de carbono, ¿verdad?, es orgánica también. Así que básicamente esto es importante entenderlo porque cada organismo va a tener unas rutas metabólicas y en esa rutas metabólica van a obtener la energía y esa energía que va a obtener la va a obtener para sintetizar ATP y ese ATP es que va a utilizar para trabajo celular.

Recuerde importante, ¿verdad? tenemos el ADP, que es difosfato de adenosina. Y cuando usted le une a ese difosfato de adenosina fosfatos, usted forma entonces el ATP y ese ATP es la moneda energética. Ahora bien, importante para usted unir ese fosfato a ese ADP, usted necesita energía, ¿verdad? Entonces, los fototróficos, ¿de dónde sacan esa energía? La sacan del sol, ¿verdad? Eh, sacan del sol energía para hacer ATP. Eh, y los quimiotróficos, ¿de dónde sacan esa energía? La sacan de los compuestos químicos. Cogen los compuestos químicos. Vamos aquí a dibujar glucosa, ¿verdad? Cogen la glucosa, ¿verdad? Y esa glucosa la rompen. Y cuando rompen esa glucosa liberan energía para formar ATP. Entonces esa energía que se libera, esa energía que se libera es la que se usa para formar entonces ese ATP, ¿verdad? Y eso es importante, jóvenes, porque este es el corazón del metabolismo, este es el corazón de las transformaciones que de energía a nivel biológico en la célula, ¿verdad? Así que es interesante que usted entienda, ¿verdad?, a estos conceptos eh en este primer capítulo de las rutas metabólicas.

Okay. Habíamos hablado un poquito de la energía, la energía, esa capacidad para hacer trabajo, pero hay una disciplina que se conoce como la termodinámica, ¿verdad?, que analiza la ciencia que analiza los cambios en un en un conjunto, ¿verdad?, básicamente en un eh conjunto de eh materias llamado sistema. Cuando nosotros hablamos de biología, ese sistema puede ser una célula, por ejemplo, una célula de coli o puede ser eh un organismo, un perrito, usted. Eh, así que cuando hablamos entonces de la termodinámica, es la ciencia que analiza los cambios energéticos en la materia, en un conjunto, ¿verdad?, eh de materia llamada sistema. Eh, y ese sistema a nivel biológico está representado por esa célula, está representado por ese organismo multicelular y hay dos leyes que rigen eh básicamente eh este a nivel biológico nos ayuda a entender esta energía, esta cómo esta energía se puede transformar o cómo esta energía se puede transferir.

La primera ley de la termodinámica dice que la energía no se crea ni se destruye. Así que la energía solo la podemos ver transformada, ¿verdad? Es la energía se transforma. En otra palabra, la cantidad de energía total en el universo se mantiene, ¿verdad?, eh, constante, se puede transformar, se puede convertir, pero no se crea, ¿verdad? Así que cuando hablamos de esa primera ley de la termodinámica, dice, "La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma." Y el metabolismo obedece esa primera ley. La célula no crea energía. La célula coge esa energía solar y la transforma. Y esa energía que la solar la transforma, ¿verdad?, para para sintetizar entonces ATP y parte de esa energía solar entonces va a estar ahora en esa molécula de ATP, ¿verdad? Y eso es importante o parte de esa energía que estaba en una molécula química va a pasar a ATP. Eh, observa como esa energía se transforma y durante esas transformaciones vamos a tener energía que la célula puede utilizar, energía útil que la célula puede utilizar y energía que la célula no puede utilizar que se llama energía no no útil. Casi siempre cuando hablamos de energía no útil nos referimos a calor. Por lo tanto, en estas transformaciones energética, parte de la energía que estaba contenida en la fuente que usó eh se convierte en energía útil y otra se convierte en energía no útil. Y esa energía no útil básicamente se relaciona con ese incremento en la entropía.

Así que la energía química contenida en los nutrientes, por ejemplo, en los enlaces de carbono hidrógeno, eso es para los organismos que son quimio quimiotróficos. Eh, la transforma, ¿en qué la transforma? En energía química utilizable, en energía no aprovechable, que es la que no podemos utilizar, que es calor, y en el trabajo celular. En otras palabras, ese esa energía la podemos utilizar entonces para hacer trabajo celular. Ese trabajo celular, ¿de dónde va a ser la fuente de energía? ¿Va a provenir del ATP o va a provenir de la formación, verdad?, de un puente eh eh de un puente eh de iones, ¿verdad?, eh protónico. Así que durante la respiración celular la energía liberada al oxidar glucosa no se destruye. Hay una transformación. Parte se convierte en ATP, se usa para formar ATP, es se usa para formar ATP, ¿verdad?, y parte se disipa en forma de calor.

Por lo tanto, ¿qué estamos diciendo? Estamos diciendo básicamente entonces que cuando usted coge una molécula de glucosa, ¿verdad?, una molécula de glucosa y esa molécula de glucosa usted la eh rompe, usted la cataboliza, eh, se van a formar moléculas de dióxido de carbono, eh, se va a formar agua, ¿verdad?, eh, más se va a liberar energía. Se va a liberar energía, eh, y eso es importante. Esa energía que se libera, ¿qué usted va a hacer con esa energía que se libera? Esa energía que se libera, parte de esa energía que se libera, usted la va a usar para qué? Para una molécula que se llama difosfato de adenosina. y en presencia de fosfato, parte de esa energía, entonces usted la usa para formar ATP, eh, y ese ATP es el que usted va a utilizar, la célula va a utilizar eh para trabajo celular eh para trabajo celular, para trabajo celular, para la biosíntesis, para el transporte, para el movimiento, etcétera. etcétera. Por lo tanto, ¿qué usted está viendo? Usted está viendo que esta energía que usted formó aquí, ¿verdad? Esta energía que usted formó aquí es básicamente esa energía, ¿qué va a hacer con? Esa energía es la que usted usó eh para sintetizar entonces ese ATP. Para sintetizar entonces, ¿verdad?, ese ATP. Estamos eh y es importante entonces, ¿qué dice la primera ley de la termodinámica? Que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma, ¿verdad? Y otra cosa interesante que estamos viendo aquí es el concepto de energía utilizable, que en este caso es ATP, ¿verdad? Que esa energía que está contenida en esa molécula de ATP.

Entonces, cuando ese ATP usted lo usa, pues entonces, ¿qué va a ocurrir cuando usted utiliza ese ATP, ¿verdad?, ese ATP que creó ahí y lo utiliza, ¿qué se va a qué va a ocurrir? Va a ocurrir que se va a formar el ADP, ¿verdad? Se rompe el ATP, eh, se libera ADP, se libera fosfato y se libera energía, ¿verdad? Y esa energía que se está liberando, ¿verdad? Esa energía que se está liberando es la que usted va a usar para ese trabajo celular. Esa energía que se está liberando, ¿verdad? Esta energía que está aquí es la que usted está utilizando para el trabajo celular, ¿verdad?, para el trabajo celular. Vamos. Así que es interesante, ¿verdad?, estos conceptos eh que estamos viendo y esa es la primera, ¿verdad?, ley de la termodinámica.

Luego vamos a hablar un poquito de la segunda ley de la termodinámica. Y la segunda ley de la termodinámica dice que eh básicamente que cuando que cuando eh los procesos químicos y físicos transcurren, se incrementa el desorden del universo. El universo es lo que rodea el sistema. usted tiene un organismo, pues lo que rodea a ese organismo. Así que la entropía es una medida de ese desorden. Así que cuando hablamos de la primera de la segunda ley de la termodinámica, lo que dice es que en esas transformaciones energéticas que vimos en la primera ley, eh, se incrementa el desorden del sistema, se incrementa lo que denominamos entropía. Por lo tanto, la segunda ley de la termodinámica, eh, que usted la tiene aquí, dice, "En todo proceso espontáneo, la entropía eh del universo tiende a aumentar. La entropía en las fórmulas las vamos a ver con la letra S y mide el grado de desorden o dispersión de la energía." Eh, así que básicamente dentro de las células, que es el sistema, cuando la célula sintetiza moléculas complejas a partir de simple, dentro de la célula hay un hay un aparente, ¿verdad?, disminuye su entropía interna, la célula gana orden. No obstante, el universo que rodea esa célula, ¿verdad?, va a perder ese va a incrementar el el desorden. Así que esa disminución interna de la entropía se compensa con un aumento mayor de de entropía al ambiente. Así que, ¿cómo va a aumentar esta entropía? Pues la célula va a liberar calor, va a liberar producto de desechos. Por lo tanto, el universo, que es la célula más entorno, tiene un aumento neto de entropía. Por lo tanto, la segunda ley de la termodinámica se relaciona, ¿verdad?, con este incremento en la entropía. Por eso es que cuando nosotros hablamos de la energía contenida en una molécula, no toda la energía contenida en esa molécula se utiliza para trabajo celular. Parte de ella, ¿verdad?, se transforma en un tipo de energía que la célula no puede utilizar, como es, por ejemplo, el calor. Estamos. Así que por ahí vamos.

Otro dato interesante eh es el uso, las unidades que básicamente vamos a ver relacionadas a la energía. Casi siempre utilizamos las unidades que se conocen como calorías o kilocalorías, ¿verdad? Cuando usted va a a en la en la caja en de un alimento, usted ve una tarjeta nutricional, una carta nutricional que le dice cuántas calorías, ¿verdad?, eh por ración tiene un alimento, ¿verdad? Y la caloría no es otra cosa que la cantidad de energía térmica necesaria para aumentar 1 g de agua a 1 gr, ¿verdad? Así que básicamente de eso es lo que estamos hablando. Y las otras unidades que también se usan para hablar de energía son los julios, ¿verdad? Eh, unidades de trabajo capaces de eh realizarse. Así que básica, y aquí está la conversión de una eh caloría a lo que equivale en julios. Así que si usted ve eh un número acompañado de la unidad de caloría, ya sabes que es una unidad que que te dice la cantidad de energía eh relacionada a lo que está viendo. Y Julio también te habla de la cantidad de energía, son unidades que vamos a estar usando.

Entonces, básicamente hay algo que se conoce como la energía libre, ¿verdad?, la energía libre, eh, que es esa energía que se va a utilizar, esa energía libre. Básicamente, eh, aquí hay una una aquí hay una una explicación. Básicamente hay una fórmula donde ese triangulito se lee como delta y G, pues delta G. ¿Y qué es eso? Se refiere al cambio en la energía libre. También se conoce como la energía libre de Gibbs. ¿Y qué significa eso? Que en un proceso químico o en un proceso químico o biológico, la energía libre de Gibbs es una función termodinámica. ¿Qué me describe? describe la cantidad de energía disponible para realizar trabajo. En otras palabras, la energía de Gibbs te dice a ti la cantidad libre, la cantidad de energía disponible para realizar trabajo, pero no toda la energía que está ahí se va se va a usar para hacer trabajo. Pero teóricamente la energía libre de Gibbs dice que es una función termodinámica que describe la cantidad de energía disponible para realizar el trabajo en un sistema a temperatura constante y presión constante. Eh, ese cambio en la energía libre de Gibbs se relaciona con la espontaneidad de esa reacción. Dependiendo ese delta G, podemos decir que la reacción esergónica o la reacción es endergónica. Cuando ese delta G es negativo, por regla general decimos que la reacción esergónica. Por lo tanto, un delta G negativo dice que esa reacción esergónica, que se va a llevar en forma espontánea. Cuando ese delta G es positivo, indica que la reacción es endergónica, que la reacción no se puede llevar en forma espontánea, por lo tanto, usted tiene que añadir energía adicional. Así que cuando el delta G, ¿verdad?, básicamente eh es básicamente cuando el delta G es mayor a cero se considera un proceso endergónico, ¿verdad? Así que y por otro lado, cuando el delta G es negativo menor a cero se considera un proceso erergónico. Por lo tanto, ¿verdad?, de eso es lo que estamos hablando.

Por lo tanto, esa energía libre que ya dijimos, ¿verdad?, esa energía libre, que es esa energía que describe la cantidad de energía disponible para realizar trabajo, hay una fórmula que te define esa energía libre, que es esa energía disponible para para hacer el trabajo. Por lo tanto, delta significa cambio. Cambio la energía libre de Gibbs, ¿verdad?, eh, la cantidad de energía disponible para hacer trabajo. Y aquí tiene la fórmula delta G, ¿verdad?, que no es otra cosa que cambio en la energía libre de Gibbs. Es igual a dos cosas. Dos cosas que también tienen el triángulo que significan cambio. Cambio en entalpía. H significa entalpía, ¿verdad? ¿Y qué es entalpía? Es la energía total que tiene esa esa molécula o esa fuente que usted va a utilizar, ¿verdad? Esa energía total, incluyendo el calor. Eh, observa que la fórmula dice eh delta H, ¿verdad?, que cambio en entalpía menos una temperatura que es constante y luego un otro delta. Este delta básicamente es delta S. ¿Y qué es ese? Ese es entropía. Es el cambio en entropía, ¿verdad? Así que delta G es igual a delta H, que es el contenido total de energía menos temperatura menos el delta S, que es el cambio en esa energía, ¿verdad? ¿Verdad? En esa entropía, ¿verdad? Básicamente así que delta H, cambio de entalpía, eh, delta S, la energía, ¿verdad?, perdida por aumento en la entropía, en la dispersión. Y el delta G es la energía disponible, ¿verdad?, después, ¿verdad?, que hacemos las debidas matemáticas en esta fórmula.

Entonces, ¿qué estamos diciendo? Es que el delta G puede ser positivo o el delta G puede ser negativo. Un delta G negativo indica que la reacción esergónica. Un delta G positivo indica que la reacción es endergónica, que no puede correr en forma espontánea. Así que básicamente esto es un concepto bien interesante. Esta fórmula está uniendo la primera y la segunda ley de la termodinámica. Así que cuando usted vea delta G es el cambio energía libre de Gibbs. ¿Qué es la energía libre de Gibbs? la energía disponible para hacer trabajo. Pero esa energía disponible para hacer trabajo está en función en qué? En la cantidad de energía total eh menos la cantidad de entropía, la cantidad de energía, ¿verdad?, básicamente eh que se ha perdido entre comillas, porque la acuérdense que la cuando hablo de perdida es que no es útil para hacer trabajo celular, acuérdese, porque la energía no se crea ni se destruye. Así que esa pérdida, entre comillas, eh pérdida porque no es útil para hacer trabajo celular, ¿eh? ¿Verdad? Así que prácticamente por ahí vamos, eh, así que ahí usted tiene, ¿verdad?, una explicación clara. Ahí la tiene bien bien clara. de lo que es esto.

Ahora bien, ¿cómo asociamos la energía con las reacciones químicas, verdad? Con las constantes de equilibrio en una reacción química, ¿verdad? Ya usted sabe que la constante de equilibrio una reacción química, me imagino que yo estudio eso en química general, eh, a + bón. Observe que aquí la el símbolo te indica que la reacción se mueve en ambas direcciones. Es igual a C + D. En otras palabras, que los reactivos A + D reaccionaron y formaron los productos C + D. Eh, aquí tenemos lo que se conoce como la constante de equilibrio, ¿verdad? Y esa constante de equilibrio, ¿qué nos indica? nos indica hacia qué lado se inclina la reacción cuando alcanza el equilibrio. Si la reacción se inclina hacia mayor cantidad de productos, o sea, la reacción se inclina, ¿verdad?, hacia el lado de los reactivos. Por ejemplo, eh si yo tengo una reacción donde espontáneamente a + b van reaccionando, pues se va a inclinar más hacia los productos, ¿verdad? Por otro lado, si yo tengo una reacción donde tengo que aplicar energía, pues se va a inclinar más hacia los reactivos.

Por lo tanto, es interesante entonces, si la constante de equilibrio es mayor a uno, ¿qué significa? Que hay más productos. La reacción favorece la formación de productos. Así que la constante de equilibrio me está indicando a mí que los productos se están generando más, ¿verdad? Se están produciendo muchos productos, ¿verdad? Así que que la cantidad de la constante de equilibrio nos indica hacia qué lado se inclina la reacción cuando se alcanza ese equilibrio. Si la constante de equilibrio es menor a uno, hay más reactivos, así que la reacción no avanza mucho hacia los productos, ¿verdad? Eh, y observe que básicamente tenemos unas unidades que le añaden este cerito que está aquí. Cuando usted ve el delta G con este cerito y esto se llama el cambio de energía libre estándar. Y ese cambio de energía libre estándar, ¿verdad?, básicamente se ve en unas condiciones definidas estándares. Así que cuando usted ve ese cerito, estamos hablando que ese delta G eh es el número que surge en unas condiciones estándares de concentración, presión, pH y temperatura. ¿Okay? Así que la cantidad máxima de energía disponible del sistema para hacer trabajo bajo condiciones bajo esas condiciones estándares de pH, presión, temperatura y concentración.

Cuando hablamos de unas reaccionesergónicas, habíamos hablado que el delta G es negativo. La reacción procede espontáneamente. Cuando hablamos de una reacción con delta G positivo, es endergónica. La reacción no puede proceder espontáneamente. Ahora vamos a ver la relación entre la constante de equilibrio y los delta G, ¿verdad? Miren esto. La constante de equilibrio, ¿qué describe? describe la relación entre las concentraciones de los productos y los reactivos cuando una reacción ha alcanzado el equilibrio. Eh, observe, aquí está la fórmula, ¿verdad? Aquí observe una constante de equilibrio mayor a uno. Mayor a uno es que se generan más productos, ¿verdad? Eh, se favorece la reacción hacia el lado de los productos, que era lo que habíamos hablado aquí, ¿verdad? Así que si es mayor a uno, hay más productos. La reacción favorece la formación de productos y cuando es menor a uno, hay más reactivo. La reacción no avanza mucho hacia los productos.

Por lo tanto, en una constante equilibrio mayor a uno, lo relacionamos con delta G negativo. ¿Por qué? Porque la reacción procede en forma espontánea, se forman más productos. Mientras observa entonces como en el símbolo de reacción el lado de los productos, ¿verdad?, se ve que hay mayor eh eh productos versus aquí donde observa que la reacción en este caso, la constante de equilibrio es menor a uno. Por lo tanto, el delta G aquí en este caso es positivo. Eh, son unas reacciones endergónicas donde tendría que que añadir energía. Eh, por lo tanto, un resumen interesante. La energía libre de Gibbs es la energía disponible para hacer trabajo a temperatura y a presión constante. Eh, puede serergónica, esa reacción que libera energía y es espontánea, o puede ser endergónica, una reacción que requiere energía y no es espontánea. La constante de equilibrio indica si una reacción favorece los productos o los reactivos cuando está en equilibrio. Las reaccionesergónicas tienden a ser K mayor a 1 y las endorgónicas K menor a 1. Aquí tiene un resumen final donde ve la relación entre las constantes de equilibrio y delta G y el tipo de reacción.

La segunda parte de esta charla es ya entrar a lo que es el ATP y hablar un poquito de todos los los introductorios. He dividido este esta clase. Acuérdese que que esta clase representa 2 horas de la clase que era era era sincrónica y eh una hora del día del examen que lo redujimos más o menos a media hora. Entonces, nada, que pase un lindo día. Acuérdese que va a tener son tres charlas e divididas en tres. 9.1, 9.2 y 9.3. Nada, que pase un santo día y nos vemos, ¿verdad? Y nos vemos eh algún día.