Transducción de energía

Transducción (genética)

La transducción es un proceso mediante el cual el ADN es transferido desde una bacteria a otra mediante la acción de un virus. También se utiliza para designar al proceso mediante el cual ADN exógeno es introducido en una célula mediante un vector viral. Esta es una herramienta que usualmente utilizan los biólogos moleculares para introducir en forma controlada un gen extraño en el genoma de una célula receptora.

Cuando los bacteriófagos (virus que infectan bacterias) infectan una célula bacteriana, su modo normal de reproducción consiste en capturar y utilizar la maquinaria de replicación transcripción , y traducción de la célula de la bacteria receptora para producir gran cantidad de virones, o producir partículas virales, incluido el ADN o ARN viral y la cubierta de proteína.

La transducción de señal es el conjunto de procesos o etapas que ocurren de forma concatenada por el que una célula convierte una determinada señal o estímulo exterior, en otra señal o respuesta específica.

El proceso de transmisión de señal afecta a una secuencia de reacciones bioquímicas dentro de la célula que se lleva a cabo a través de enzimas unidas a otras sustancias llamadas segundo mensajero. Cada proceso se realiza en intervalos de tiempo muy pequeños, como milisegundos, o en periodos más largos como algunos segundos.

Constante de equilibrio y Energía Libre de Gibbs

La energía libre de Gibbs

La relación entre la energía y el desorden puede explicarse a partir de la siguiente ecuación:

G = H - T S

donde H es el contenido energético o entalpía, T es la temperatura absoluta, S es la entropía y G la llamada energía libre de Gibbs.

La variación de G es la que determina el carácter espontáneo de una reacción química. En todos los procesos espontáneos la energía libre del sistema disminuye, es decir, el valor final de G es menor que el inicial y, por tanto, G es negativa. De acuerdo con la anterior ecuación, tal disminución (G<0)>H (H<0), src="http://www.educaplus.org/delta.gif" alt="">S>0) o a ambos.

El resultado final de ese balance entre energía y desorden es entonces el responsable de la espontaneidad de la reacción. Si T·S es mayor que H aunque el proceso sea endotérmico (H>0) será espontáneo (G<0).>

N₂O_{4 (g)} 2 NO_{2 (g)}

que no es espontánea a 255 K y sí lo es a 358 K, porque, a esa temperatura, el término de desorden T.DS predomina sobre el de energía H, con lo que G resulta negativo. Este ejemplo muestra la importancia que tiene el factor temperatura a la hora de establecer si una reacción química es o no espontánea.

Toda reacción exotérmica (H<0) src="http://www.educaplus.org/delta.gif" alt="">S>0) es espontánea (G<0).>

2 H₂O_{2 (g; 1 atm)} 2 H₂O _{(g; 1 atm)} + O_{2 (g; 1 atm)} + 211 kJ

En este proceso aumenta el número de partículas (a igualdad de estado gaseoso de reactivos y productos) por lo que aumenta el desorden; pero además, desprende calor (H<0).>

http://www.educaplus.org/play-76-Energ%C3%ADa-libre-de-Gibbs.html

ENERGÍA LIBRE DE GIBBS ESTÁNDAR DE FORMACIÓN.

La energía libre es una función de estado, y de la misma forma que para la entalpía, podemos tratar algebraicamente las ecuaciones químicas y las variaciones de energías libres asociadas a ellas.

Puesto que sólo tiene sentido termodinámico las variaciones de energía libre, debemos definir, como en el caso de la entalpía, unas condiciones normales o estándar, (251 C de temperatura y 1 atmósfera de presión) y asignar un valor cero de energía libre. Por convenio, asignamos el valor cero a la energía libre de formación de los elementos, en condiciones normales y en sus formas más estables. Definimos la energía libre estándar de formación de un compuesto como el cambio de energía libre que acompaña al proceso de formación de un mol de dicho compuesto en su estado estándar, a partir de sus elementos en sus estados estándar.

http://www.eugenio.unlugar.com/energialibrestand%20de%20formac.htm

Nociones de la Termodinamica

Termodinamica

La termodinamica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O sea, el calor es muy semejante al trabajo.

Termodinamica

La termodinamica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.

Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O sea, el calor es muy semejante al trabajo.

El calor se define como una transferencia de energía debida a una diferencia de temperatura, mientras que el trabajo es una transferencia de energía que no se debe a una diferencia de temperatura.

Al hablar de termodinamica, con frecuencia se usa el término "sistema". Por sistema se entiende un objeto o conjunto de objetos que deseamos considerar. El resto, lo demás en el Universo, que no pertenece al sistema, se conoce como su "ambiente". Se consideran varios tipos de sistemas. En un sistema cerrado no entra ni sale masa, contrariamente a los sistemas abiertos donde sí puede entrar o salir masa. Un sistema cerrado es aislado si no pasa energía en cualquiera de sus formas por sus fronteras.

Previo a profundizar en este tema de la termodinamica, es imprescindible establecer una clara distinción entre tres conceptos básicos: temperatura, calor y energía interna. Como ejemplo ilustrativo, es conveniente recurrir a la teoría cinética de los gases, en que éstos sabemos están constituidos por numerosísimas moléculas en permanente choque entre sí.

La temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculas individuales. El calor es una transferencia de energía, como energía térmica, de un objeto a otro debida a una diferencia de temperatura.

La energía interna (o térmica) es la energía total de todas las moléculas del objeto, o sea incluye energía cinética de traslación, rotación y vibración de las moléculas, energía potencial en moléculas y energía potencial entre moléculas. Para mayor claridad, imaginemos dos barras calientes de un mismo material de igual masa y temperatura. Entre las dos tienen el doble de la energía interna respecto de una sola barra. Notemos que el flujo de calor entre dos objetos depende de sus temperaturas y no de cuánta energía térmica o interna tiene cada uno. El flujo de calor es siempre desde el objeto a mayor temperatura hacia el objeto a menor temperatura.

Primera Ley de la Termodinamica

Esta ley se expresa como:

E_int = Q - W

Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)

Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuación se debe justamente a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.

Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.

Segunda Ley de la Termodinamica

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 de la Termodinamica y Ley Cero

Ley Cero de la Termodinámica (de Equilibrio):

"Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer objeto C, entonces los objetos A y B están en equilibrio térmico entre sí".

Como consecuencia de esta ley se puede afirmar que 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.

Tercera Ley de la Termodinámica.

La tercera ley tiene varios enunciados equivalentes:

"No se puede llegar al cero absoluto mediante una serie finita de procesos"

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.

"La entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a cero a medida que la temperatura tiende a cero".

"La primera y la segunda ley de la termodinámica se pueden aplicar hasta el límite del cero absoluto, siempre y cuando en este límite las variaciones de entropía sean nulas para todo proceso reversible".

Bioenergética

La bionergética

La bioenergética describe la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos. Utiliza las ideas básicas de la termodinámica, particularmente el concepto de energía libre. Los cambios en la energía libre (DG) proveen 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 se interesa sólo por los estados energéticos inicial y final de los componentes de una reacción, no del mecanismo o del tiempo necesarios para que el cambio químico se lleve a cabo. La bioenergética predice si un proceso es posible; la cinética cuantifica qué tan rápido ocurre la reacción.

Energía libre

La dirección y cantidad a la cual procede una reacción está determinada por el grado energía libre que dos factores cambian durante la reacción. Estos factores son la entalpía (DH, una medida del cambio de calor entre los reactivos y productos de la reacción) y la entropía (DS, una medida del cambio en el desorden de los reactivos y productos)

Ninguna de estas cantidades termodinámicas por si mismas es suficiente para determinar si una reacción pod

rá suceder espontáneamente en el orden en el que está escrita. Pero, cuando se combinan matemáticamente, es posible conocer la tercera, a partir del conocimiento de dos de ellas. La entropía no se puede determinar experimentalmente, se debe calcular a partir de G y H.

http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/bioenergetica.html