Química - 3º B.D.

LA TERMODINÁMICA EN LOS SISTEMAS VIVOS

Muchas reacciones biológicas se acompañan por una disminución en la entropía del sistema y por consiguiente deben impulsarse por una fuente de energía externa. Esa energía proviene de la luz solar y las sustancias de los alimentos que han transformado dicha energía solar. La energía para impulsar una reacción biológica no espontánea está proporcionada por un proceso bioquímico diferente que genera mucha entropía a medida que avanza en su dirección espontánea. Ese proceso impulsa otras reacciones en una dirección no espontánea, quizás para construir una proteína o ADN. 

Los procesos bioquímicos están acoplados: uno puede estar impulsado hacia arriba en la energía libre por otra reacción que se desplaza hacia abajo. Con frecuencia una reacción o un proceso determinado necesario para la vida es en sí mismo no espontáneo. Estas reacciones intrínsecamente desfavorables pueden hacerse favorables termodinámicamente acoplándolas a reacciones muy favorecidas. Supongamos, por ejemplo, que tenemos una reacción que forma parte de una ruta esencial pero que tiene energía libre de reacción positiva:

A ⇄ B  ΔG°_r = +10 kJ/mol

Al mismo tiempo, supongamos otro proceso que tiene energía libre de reacción negativa:

C ⇄ D  ΔG°_r = - 30 kJ/mol 

Si la célula es capaz de acoplar estas dos reacciones, el valor de ΔG°_r para el proceso global será la suma algebraica de los valores individuales:

A ⇄ B  ΔG°_r = +10 kJ/mol

C ⇄ D  ΔG°_r = - 30 kJ/mol 

__________________________

A + C ⇄ B + D   ΔG°_r = +10 + (- 30) = - 20 kJ/mol

El acoplamiento de procesos muy favorecidos con procesos desfavorecidos se utiliza no sólo para impulsar innumerables reacciones, sino también para transportar sustancias a través de membranas, transmitir impulsos nerviosos, contraer los músculos, y llevar a cabo otras transformaciones físicas.

Una reacción usada con frecuencia por los organismos vivos para acoplar o impulsar reacciones espontáneas es la hidrólisis de ATP (adenosín trifosfato) a ADP (adenosín difosfato). Esta hidrólisis es la reacción metabólica fundamental por la cual la energía libre es almacenada y utilizada en los sistemas vivos. Al alimentarnos ingerimos glucosa que al “quemarse” recarga moléculas de ADP. 

Al morir un organismo la dirección natural del cambio se torna dominante y las moléculas intrincadas comienzan a descomponerse. Los organismos vivos tiene una “batalla” constante para generar suficiente entropía en su entorno y seguir construyendo y manteniendo sus intrincados interiores. Al detenerse la batalla, dejan de generar esa entropía, y sus cuerpos se degradan.

1. ¿Qué fuente se utiliza para impulsar reacciones biológicas no espontáneas?
2. ¿Qué significa que un proceso bioquímico esté acoplado?
3. ¿Qué ocurre a nivel molecular cuando un ser muere?
4. ¿Cómo explicas la siguiente figura?