Termodinámica

Introducción

Es el conjunto de reacciones
químicas encadenadas, ordenadas y sucesivas que
están destinadas a la creación y a que se mantenga
la vida.

Por ejemplo, los azúcares son
convertidos en aminoácidos y viceversa. El
glucógeno, a partir de miles de moléculas de
glucosas, es acoplado. Y las proteínas a partir de
aminoácidos. Por otro lado, estos polímeros
serán hidrolizados cuando las necesidades de las
células lo requieran.

El metabolismo y sus miles de reacciones
químicas

Las enzimas catalizadas biológicas
que ayudan en reacciones químicas, dirigen dichas rutas,
acelerando diferencialmente reacciones determinadas.

También, maneja las fuentes de
materia y energía.

Algunas rutas metabólicas liberan
energía por ruptura de los enlaces químicas de
moléculas complejas a compuestos más simples. Estos
procesos de degradación constituyen las vías
catabólicas. Del mismo modo, existen vías
anabólicas que consumen energía para construir
moléculas de mayor tamaño a partir de
moléculas más simples.

El metabolismo tiene principalmente dos
finalidades:

Obtener energía química
utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP
(ADENOSIN TRIFOSFATO)

Fabricar sus propios compuestos a partir de
los nutrientes, que serán utilizados para crear sus
estructuras o para almacenarlos como reserva.

Estas reacciones químicas
metabólicas pueden ser dos tipos: Catabolismo y
anabolismo.

Catabolismo y
anabolismo

* El catabolismo

Su función es reducir, es decir de
una sustancia o molécula compleja hacer una más
simple. Entonces, es el conjunto de reacciones metabólicas
mediante las cuales las moléculas orgánicas
más o menos complejas (como puede ser un glúcido o
un lípido), que provienen del medio externo, se rompen o
degradan total o parcialmente transformándose en otras
moléculas más sencillas.

Esta energía será utilizada
por la célula para realizar sus actividades vitales
(transporte activo, contracción muscular, síntesis
de moléculas)

Estas reacciones catabólicas se
identifican por ser degradativas, porque mediante ellas
compuestos complejos se transforman en otros más
sencillos.

Son reacciones oxidativas, mediante las
cuales se oxidan los compuestos orgánicos más o
menos reducidos, liberándose electrones que son captados
por coenzimas oxidadas que se reducen.

Son reacciones exergónicas en las
que se libera energía almacenada en forma de
ATP.

Son procesos convergentes mediante los
cuales a partir de compuestos muy diferentes, se obtienen siempre
los mismos compuestos (dióxido de carbono, etanol,
etc.)

* El anabolismo

Mediante estas reacciones se crean nuevos
enlaces por los que se requiere un aporte de energía que
provendrá del ATP.

Estas, se caracterizan por ser reacciones
de síntesis, mediante ellas a partir de compuestos
sencillos se sintetizan otros más complejos.

Son reacciones de reducción
mediante, las cuales, compuestos más oxidados se reducen,
para ello necesitan los electrones que ceden coenzimas
(moléculas que suman a las enzimas para oxidar) reducidas,
las cuales se oxidan. Es la fosforización oxidativa, que
transfiere electrones o los equivalentes reducidos, obtenidos en
el ciclo de Krebs.

Son reacciones endergónicas que
requieren un aporte de energía que procede de la
hidrólisis del ATP.

Son procesos divergentes debido a que, a
partir de unos pocos compuestos se puede obtener una gran
variedad de productos.

En las células se producen una gran
cantidad de reacciones metabólicas (tanto
catabólicas como anabólicas), estas no son
independientes sino que están asociadas formando las
denominadas rutas metabólicas.

Ejemplos de cada uno: Anabolismo implica
requerimiento de energía. Por ejemplo, la síntesis
de sustancias (como el glucógeno) requiere de glucosa y
energía. Catabolismo libera energía, por ejemplo,
la glucosa se quema en las mitocondrias y en presencia de
oxigeno, produce energía (que se almacena en forma de
ATP), dióxido de carbono y agua.

Las vías metabólicos se
interceptan de tal forma que la energía liberada de
reacciones catabólicas, puede utilizarse para llevar a
cabo reacciones anabólicas. Así, la transferencia
de energía del catabolismo al anabolismo se denomina
acoplamiento energético.

Los organismos
son transformadores de energía

La energía ha sido definida como la
capacidad de realizar trabajo, de producir una
modificación en la materia.

Puede adoptar la forma de calor, luz,
electricidad, movimiento, etc. Igualmente, se reconocen dos
clases principales de energía, la energía potencial
que realiza trabajo en virtud de la posición o el estado
de una partícula. Y la energía cinética,
sucede cuando dentro del organismo, se producen reacciones
químicas que transforman la energía potencial en
calor, movimiento o alguna otra forma.

La energía química que los
organismos utilizan en las reacciones metabólicas,
proviene de los enlaces químicos que los glúcidos,
lípidos y proteínas.

Esta energía potencial que guardan
los enlaces químicos, puede ser aprovechada parcialmente
por el organismo cuando se rompen esos enlaces químicos.
La energía que no puede ser atrapada por el organismo, se
disipa como calor.

En condiciones experimentales controladas,
puede medirse y compararse la cantidad de energía que
entra y sale de un sistema determinado. (La energía que se
gasta por el metabolismo basal)

La
termodinámica

Es el estudio de la energía,
también es un campo de la física que describe y
relaciona las propiedades físicas de la materia de los
sistemas macroscópicos, así como sus intercambios
energéticos. Estudia los efectos de los cambios de la
temperatura, presión y volumen de los sistemas
físicos a un nivel macroscópico.

Estudia la circulación de la
energía y como la energía infunde
movimiento.

Posee leyes, la primera nos dice que la
energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma,
mudando de una forma en otra. La energía es una, pero
tiene diversas formas. Y la segunda ley resume el concepto de que
el calor no es transformable en otra forma de energía, y
dado que la energía total es la misma, la misma no se crea
ni se destruye, sino se transforma de una forma en
otra.

En termodinámica se designa como
energía dependiente de un alto grado de ordenamiento a la
energía potencial, mientras que a la energía
cinética molecular se la considera como energía con
un grado reducido de ordenamiento.

A medida que la energía potencial se
transforma en cinética, el desorden aumenta y utilizamos
la expresión ENTROPÍA, para caracterizar el grado
de desorden de un sistema (las células NO están
desordenadas, así que tienen baja
entropía).

En el hipotálamo se encuentra el
termostato del organismo, que son, estructuras nerviosas
encargadas de controlar y regular nuestra temperatura
corporal.

Mecanismos de
ganancia de calor externos

Se incluyen la radiación directa del
sol y la irradiación de la atmosfera.

Radiación directa del sol: La
superficie del cuerpo absorbe una gran cantidad de calor como
radiación infrarroja. Se ha calculado que el cuerpo humano
obtiene un 92%.

Irradiación desde la atmosfera: La
atmosfera actúa como una pantalla amplificadora frente a
las radiaciones que proceden del sol, y hace incidir las
radiaciones infrarrojas directamente sobre el cuerpo.

Mecanismos internos de ganancia de
calor

En el hipotálamo posterior, existe
el centro nervioso simpático encargado de enviar
señales que causa una disminución del
diámetro de los vasos sanguíneos cutáneos,
ésta es la razón por la cual la gente palidece de
frío.

Pilo-erección: La
estimulación del sistema nervioso simpático provoca
la contracción de los músculos erectores, ubicados
en la base de los folículos pilosos, lo que ocasiona que
se levanten. Esto cierra los poros y evita la perdida de calor.
También crea una capa densa de aire pegada al cuerpo,
evitando perder calor por convección.

Termogénesis química: En el
organismo, la estimulación del sistema nervioso
simpático puede incrementar la producción de
adrenalina y la noradrenalina ocasionando así un aumento
de metabolismo celular y por lo tanto, del calor producido, pues
el consumo de oxigeno dentro de las células es un proceso
exotérmico. El metabolismo que es controlado por la
glándula tiroides, es quien regula en la mayor parte de
los casos, la temperatura de nuestro cuerpo.

Mecanismos internos de pérdida de
calor

Son controlados por el
organismo.

La sudoración es cuando el cuerpo se
calienta de manera excesiva, se envía información
del área preóptica, ubicada en el cerebro, por
delante del hipotálamo. Esta desencadena la
producción de sudor. El humano puede perder hasta 1,5
litros de sudor por hora.

La evaporación, es la perspiracion
insensible más espiración. Un adulto de
aproximadamente 70 kilos, en una temperatura ambiental
confortable, pierde 840 mililitros de agua por día. La
perspiracion insensible proviene de las células e impregna
la ropa, que adquiere olor característico.

La vasodilatación es cuando la
temperatura corporal aumenta, los vasos periféricos se
dilatan y la sangre fluye en mayor cantidad cerca de la piel,
para enfriarse. Por eso, después de un ejercicio la piel
se enrojece, ya que está más irrigada.

Autor:

Princesita Loli Moon