Temperatura del cuerpo (página 2)

• Catatonía letal

• Hipertiroidismo

• Feocromocitoma

• Intoxicación por
salicilatos

• Deprivación alcohólica
grave

• Estatus epiléptico

• Tétanos

Por disminución de la
eliminación de calor

• Golpe de calor pasivo

• Vestimenta inadecuada
(excesiva)

• Deshidratación

• Disfunción
autonómica

• Anticolinérgicos

Alteraciones de la función
hipotalámica

• Síndrome neuroléptico
maligno

• Enfermedad vascular
cerebral

• Encefalitis

• Sarcoidosis y enfermedades
granulomatosas

• Traumatismos

• Anfetaminas

• Cocaína

• Metanfetaminas

• Administración de hormona
  tiroidea exógena

CONSECUENCIAS:

• Trastornos psiconeuróticos

• Trastornos sistemáticos

• Agotamiento por efecto del calor

• Anhidrosis

• Deshidratación

• Desalinización

• Deficiencia circulatoria

• Calambres por efecto del calor

• Golpe de calor (hiperpirexia)

• Trastornos de piel

• Erupciones

• Quemaduras

• Muerte

En una
contracción muscular, explique el efecto Fenn

Mientras mayor la magnitud del trabajo
muscular a realizar, mayor será la cantidad de ATP que se
consuma.

Durante el proceso de contracción se
hidrolizan grandes cantidades de ATP para formar ADP, cuanto
mayor sea el trabajo realizado por el músculo, mayor
será la cantidad de ATP hidrolizada, esto se llama Efecto
de Fenn.Se dice que esto se produce por medio de la siguiente
secuencia de acontecimientos:

• Antes de que comience la
  contracción, las cabezas de los puentes cruzados se
  unen al ATP. La actividad ATPasa de la cabeza de miosina
  escinde inmediatamente el ATP, aunq ue deja los productos de
  la escisión: ADP y Pi que quedan unidos a ella, en
  este estado la cabeza de miosina se extiende
  perpendicularmente hacia el filamento de actina pero
  aún no está unida a él.

• Cuando el Complejo Troponina
  –Tropomiosina se une a los iones de calcio quedan al
  descubierto los puntos activos del filamento de actina y
  entonces las cabezas de miosina se unen a ellos.

• La unión de la cabeza del puente
  cruzado con el sitio activo del filamento de actina produce
  un cambio de conformación en la cabeza que hace que se
  incline hacia el brazo del puente cruzado. Esto proporciona
  el golpe de fuerza para atraer el filamento de actina. La
  energía que activa el golpe activo es la
  energía que ya se ha almacenado, como un muelle
  comprimido por el cambio conformacional que se había
  producido previamente en la cabeza cuando se escindió
  la molécula de ATP.

• Una vez que se desplaza la cabeza del
  puente cruzado, esto permite la liberación del ADP y
  el ion fosfato, que previamente están unidos a la
  cabeza. En el punto de liberación del ADP se une una
  nueva molécula de ATP, esta unión hace que la
  cabeza se separe de la actina.

• Después de que la cabeza se
  halla separado de la actina, se escinde la nueva
  molécula de ATP, para comenzar el ciclo siguiente,
  dando lugar a un nuevo golpe activo.es decir, la
  energía una vez más comprime la cabeza de nuevo
  a su situación perpendicular, dispuesta para comenzar
  el nuevo ciclo de golpe activo.

• Cuando la cabeza comprimida (con su
  energía almacenada procedente del ATP escindido) se
  une a un nuevo punto activo del filamento de actina, se
  estira y una vez más proporciona un nuevo golpe
  activo.

El proceso se realiza una y otra vez hasta
que el filamento de actina ha desplazado la membrana Z contra los
extremos de los filamentos de miosina o hasta que la carga que se
ejerce sobre el músculo se hace demasiado grande para que
se produzca más tracción adicional.

Explique la
relación que existe entre energía consumida y el
trabajo realizado por el músculo durante una
contracción

Cuando un músculo se contrae contra
una carga realiza un trabajo, es decir se transfiere
energía desde el músculo hacia la carga externa.
Matemáticamente el trabajo realizado (T) es igual al
producto de la carga (C) y la distancia del recorrido efectuado
por esa carga (D):

T = C x D

La energía necesaria para la contracción
muscular se obtiene mediante reacciones químicas que
suceden en el citoplasma de las células musculares,
así podríamos decir que el músculo es una
máquina que convierte energía química en
trabajo mecánico.

El compuesto involucrado en la
provisión de energía a la máquina
contráctil es el trifosfato de adenosina:
ATP, que es un nucleótido formado por una base
púrica (adenina o adenosina), un azúcar
(2-desoxiribosa), y tres radicales fosfato, dos de éstos
unidos por enlaces de "alta energía" o "ricos en
energía". A pH fisiológico el ATP está
totalmente ionizado, es un anión tetravalente. Si
analizamos la estructura, tenemos que el primer fosfato esta
unido al carbono 5" del azúcar (2-desoxiribosa) mediante
una "unión éster", mientras que los otros dos
fosfatos están formando "uniones anhídrido". Ahora
bien, porque decimos que estas dos últimas uniones
anhídrido son de alta energía y no así la
unión éster; es simplemente por el hecho de que la
reacción de hidrólisis de las uniones
anhídrido es altamente exotérmica, en cambio Al
romperse los enlaces de alta energía, se liberan
aproximadamente 7300 cal/mol, que el músculo utiliza para
contraerse y relajarse:

ATPasa

ATP ————————- ADP+
Pi

La actividad de ATPasa de la miosina
permite que se produzca la hidrólisis de ATP en la propia
maquinaria contráctil donde la energía es
transferida de ATP al sistema miosina-actina para permitir la
contracción muscular. Así casi toda esta
energía se usa para el mecanismo de cremallera por el que
los puentes cruzados tiran de los filamentos de actina, pero
también hacen falta pequeñas cantidades
para:

• Bombear calcio desde el sarcoplasma
  hacia el retículo sarcoplásmico cuando la
  contracción ha finalizado.

• Bombear iones de sodio y potasio a
  través de la membrana de la fibra muscular y mantener
  asía el ambiente iónico adecuado para la
  propagación de potenciales de
  acción.

• Sin embargo, la concentración de
  ATP presente en la fibra muscular es del orden de 4 mM, solo
  suficiente para mantener la contracción durante 1 o 3
  segundos como máximo, entonces es esencial que
  continuamente se vaya formando nuevo ATP. Pero este no es un
  problema ya que una vez que el ATP se desdobla en ADP + Pi,
  ese ADP puede ser fosforilado para formar nuevo ATP. El
  restablecimiento del ATP se logra a partir tres sistemas
  metabólicos, estos son los mismos sistemas que se
  encuentran en otras partes del cuerpo. Los tres sistemas
  son:

• Sistema de Fosfágenos

• Sistema anaeróbico

• Sistema aeróbico

Midiendo la actividad de estos tres
sistemas, podemos saber los límites de la actividad
física

Para que un músculo realice un trabajo,
deberá contraerse (acortarse) deslizándose sus
filamentos de miosina sobre la actina. El resultado de esta
contracción es el movimiento de las articulaciones. Este
proceso requiere de una energía. Esta energía
necesaria para la actividad muscular se encuentra acumulada en
forma de energía química en unos compuestos de
fosfato, el trifosfato de adenosina 5 (ATP). El ATP es el
sustrato que la mayoría de las células utilizan
como fuente de energía. La ruptura de un enlace de este
compuesto, mediante la acción enzimática,
proporciona al músculo una gran cantidad de
energía, transformándose en adenosín
difosfato (ADP). ATP <—-> ADP + ENERGIA

El metabolismo energético implica una serie de
pasos, que en función del tipo de "combustible" disponible
(hidratos de carbono, grasas o proteínas), del tipo de
ejercicio, de la condición física del individuo y
de la disponibilidad de oxígeno determina la vía
fisiológica de producción de
energía:

El ATP es la única fuente directa de
energía para formar y romper puentes transversales durante
la contracción de los sarcómeros. Durante el
ejercicio máximo, el músculo esquelético
utiliza hasta 1 x 10-3 moles de ATP/gramo de
músculo/minuto. Esta velocidad de consumo de ATP es de 100
a 1000 veces superior al consumo de ATP del músculo en
reposo. Esto último posee solo 5 x 10-6 mol/gramo de ATP
acumulados, por lo que habrá depleción de ATP en
menos de 1 seg., si no fuera que existen mecanismos para la
generación de ATP de considerable capacidad y
rapidez.

Los sistemas metabólicos musculares
son:

a) Reserva de ATP acumulados
intracelularmente

b) Conversión de las reservas de alta
energía de la forma de fosfocreatina a ATP

c) Generación de ATP mediante glucólisis
anaeróbica

d) Metabolismo oxidativo del acetil-CoA

Con el comienzo del ejercicio de intensidad moderada a
grande, la transferencia de fosfato y la glucólisis
anaeróbica representan las fuentes iniciales de
combustible para reponer el ATP consumido. Los niveles de
glucógeno y fosfocreatina descienden rápidamente y
aumenta la concentración de lactato en la célula.
La preferencia inicial de estas vías metabólicas,
está relacionado en parte con la velocidad de las
reacciones para la producción de ATP. El metabolismo
oxidativo es mucho más lento y además necesita una
mayor captación de sustrato y O2, los cuales requieren un
incremento del flujo sanguíneo. Una vez alcanzado este
estado, la generación de ATP puede atribuirse casi por
completo a la captación de O2 y sustratos de la
sangre.

Tanto en reposo como en ejercicio, el músculo
esquelético utiliza ácidos grasos libres (AGL) como
una de las principales fuentes de combustible para el metabolismo
aeróbico.

Para el músculo esquelético de cualquier
capacidad aeróbica, el transporte de O2 y sustratos
(principalmente AGL) limita el nivel de rendimiento del trabajo
submáximo de duración apreciable.

En el músculo en reposo el cociente respiratorio
(CR=VCO2 /VO2) se acerca a 0,7 (normal en el organismo en reposo
= 0,82), lo cual indica una dependencia casi total de la
oxidación de AGL. La captación de glucosa
representa menos del 10% del consumo total de O2 por el
músculo (figura y cuadro Nª1).

Durante la fase inicial del ejercicio el
glucógeno muscular constituye la principal fuente de
energía consumida.

El índice de glucogenólisis muscular es
más elevado durante los primeros 5 a 10 minutos. Si el
ejercicio continúa los sustratos llevados por la sangre se
convierten en fuentes cada vez más importante de
energía.

Entre los 10 a 40 minutos aumenta de 7 a 20
veces la captación de glucosa, representando el 30 al 40%
del consumo de O2 total, equiparada a la proporcionada por los
AGL.

Si el ejercicio continúa más
de 40 minutos la utilización de glucosa alcanza su pico
máximo entre los 90 y 180 minutos, declinando luego,
aumentando progresivamente la utilización de AGL, que a
las 4 hs. alcanza el 61%.

El aumento de la utilización de la
glucosa está asociado con un aumento de la
excreción de alanina del músculo, que es
proporcional a la intensidad del ejercicio efectuado. Si se
prolonga el ejercicio pueden ser importantes combustibles
energéticos los aminoácidos de cadena ramificada
(leucina, isoleucina y valina) que son excretados por el
hígado y captados por el músculo, donde se obtienen
de 32 a 42 moles de ATP por cada mol de
aminoácidos.

En conclusión: durante ejercicios
prolongados la utilización de combustibles está
caracterizada por una secuencia trifásica, en la cual
predomina como sustrato principal para brindar productos de
energía el glucógeno muscular, la glucosa
sanguínea y los AGL sucesivamente.

Explique por
qué el ser vivo no viola la Segunda Ley de la
termodinámica

Este principio nos dice que a un sistema no
aislado pueden aplicarse uno o más sistemas asociados en
los que su incremento de entropía compense la
disminución del sistema inicial.

Los organismos vivientes no violan la
segunda ley de la termodinámica, pues es evidente que su
estado de no-equilibrio térmico es menor que el
no-equilibrio térmico del ambiente que les rodea. Si no
fuese así, los seres vivientes simplemente no
podrían obtener energía desde el ambiente
circundante. Para que un organismo se mantenga en un estado de
no-equilibrio, ese organismo debe aumentar el estado de
equilibrio en el universo. Esto quiere decir que si los
organismos se mantienen en un estado de no-equilibrio o
entropía estable, deben adquirir no-equilibrio
térmico desde un sistema que se encuentre en un estado de
mayor no-equilibrio que ellos; en este caso, este sistema en un
estado de no-equilibrio térmico mayor que el de los seres
vivientes es el universo. Recuerde que la segunda ley de la
termodinámica dice que la energía siempre fluye de
un estado de mayor densidad a otro estado de menor densidad, o
mayor dispersión o difusión. Esto es diferente a
considerar que en los sistemas vivientes la difusión de la
energía podría ser negativa, cosa que no ocurre con
los sistemas químicos o físicos inorgánicos.
A medida que un ser vivo pierde su capacidad para adquirir
no-equilibrio desde el universo, ese organismo tiende a aumentar
su equilibrio térmico. Si el estado de máximo
equilibrio se combina con un estado de máxima estabilidad,
ello significa la muerte del biosistema. La muerte del biosistema
obedece a la ley termodinámica que dice que en todos los
sistemas termodinámicos la energía tiende a
difundirse o dispersarse espontáneamente hacia un
número mayor de microestados disponibles
(entropía).

Un ser vivo es un sistema en no equilibrio
térmico. Su inequilibrio es obtenido desde el entorno, el
cual posee un mayor grado de no equilibrio térmico en
comparación con el del ser vivo. Conforme el ser vivo
pierde su capacidad para mantener su estado de no equilibrio
adquiriendo energía desde el entorno, comienza a adquirir
equilibrio; es decir, comienza a morir. Una vez que sus
moléculas pierden totalmente su capacidad para controlar
la transferencia de energía, el ser vivo se equilibra, o
sea, muere.

Decimos que la vida es un proceso
irreversible. Si los organismos vivientes fuesen
sistemas cerrados, capaces de violar la segunda ley de la
termodinámica, entonces no morirían, pero esto no
ocurre en el mundo real.

Por otro lado, el metabolismo es un
conjunto de mecanismos que pertenecen a sistemas que se mueven en
el campo biotérmico; sin embargo, el metabolismo no es la
vida, sino un conjunto de procesos biotérmicos realizados
por los biosistemas para mantener su posición en el campo
biotérmico (plano de la vida, etc.).

Explique sobre
algunas aplicaciones de la Segunda Ley de la
Termodinámica

• MAQUINAS TERMICAS

Una máquina
térmica es un dispositivo que convierte
energía térmica en otras formas útiles de
energía, como la energía eléctrica y/o
mecánica. De manera explícita, una máquina
térmica es un dispositivo que hace que una sustancia de
trabajo recorra un proceso cíclico durante el cual 1) se
absorbe calor de una fuente a alta temperatura

2) la máquina realiza un
trabajo

3) libera calor a una fuente a temperatura
más baja.

Por ejemplo, en un motor de
gasolina:

1) El combustible que se quema en la
cámara de combustión es el depósito de alta
temperatura

2) se realiza trabajo mecánico sobre
el pistón

3) la energía de desecho sale por el
tubo de escape. O en un proceso característico para
producir electricidad en una planta de potencia, el carbón
o algún otro tipo de combustible se queman y el calor
generado se usa para producir vapor de agua. El vapor se dirige
hacia las aspas de una turbina, poniéndola a girar.
Posteriormente, la energía asociada a dicha
rotación se usa para mover un generador
eléctrico.

Existen tres clases:

1.- Máquinas de vapor

2.- Motores de combustión
interna

3.- Motores de reacción.

• BOMBAS DE CALOR Y
  REFRIGERADORES

Una bomba de calor es un dispositivo
mecánico usado en la calefacción y
refrigeración de casas y edificios. En el modo de
calentamiento, un fluido en circulación absorbe calor del
exterior y lo libera en el interior de la estructura. Por lo
general, el fluido en circulación se encuentra en la forma
de vapor a baja presión en el embobinado de la unidad
exterior de la estructura, donde absorbe calor, ya sea del aire o
del suelo. El gas se comprime y entra hacia la estructura como
vapor caliente a alta presión. En la unidad interior, el
gas se condensa en líquido y libera su energía
interna almacenada. Cuando la bomba de calor se usa como aire
acondicionado, el ciclo anterior se opera en forma
inversa.

Un refrigerador trabaja en forma parecida a
una bomba de calor, donde éste enfría su interior
bombeando el calor de los compartimentos para los productos hacia
el aire exterior más caliente. Es un dispositivo cuya
finalidad es extraer calor de una fuente fría y cederlo a
una fuente caliente. Esto se consigue si se hace trabajo para
hacer circular la sustancia refrigerante. En un sistema de
refrigeración típico, el motor del compresor
(ubicado en su parte inferior) introduce la sustancia
refrigerante, en estado gaseoso a alta presión, a
través de tubos externos ubicados en la zona posterior
(condensador). El gas cede una cantidad de calor QC al
ambiente, que es la fuente de alta temperatura y se enfría
hasta licuarse. Al llegar a la parte superior, el fluido caliente
aún y a alta presión pasa a los tubos de baja
presión, a través de una válvula. Estos
tubos están en el interior. Ahí el líquido
se evapora, absorbiendo del interior, la fuente fría, una
cantidad de calor QF. Luego el fluido regresa al
compresor y el ciclo se reinicia. Se extrae calor para enfriar
los alimentos y compensar el calor absorbido por las paredes o la
entrada de aire ambiental cada vez que se abre la puerta. Para
especificar la calidad del refrigerador se define el coeficiente
de rendimiento, CR, como la razón entre el calor
absorbido desde la fuente fría y el trabajo hecho por la
máquina térmica, en la forma:

Un refrigerador eficiente es aquel que
remueve la mayor cantidad de calor de la fuente fría con
la menor cantidad de trabajo. Por lo tanto, un buen refrigerador
debe tener un coeficiente de rendimiento alto, normalmente de 5 o
6. Un refrigerador imposible tendría un coeficiente de
rendimiento infinito.

• Eficiencia
  térmica.

La eficiencia térmica, e (o
simplemente eficiencia), de una máquina térmica se
define como la razón entre el trabajo neto realizado y el
calor absorbido durante un ciclo, se escribe de la
forma:

Se puede pensar en la eficiencia como la
razón de lo que se obtiene (trabajo mecánico) a lo
que se paga por (energía). Este resultado muestra que una
máquina térmica tiene una eficiencia de 100% (e =
1) sólo si QF = 0, es decir, si no se libera calor a la
fuente fría. En otras palabras, una máquina
térmica con una eficiencia perfecta deberá
convertir toda la energía calórica absorbida QC en
trabajo mecánico. La segunda ley de la
termodinámica, que enseguida analizamos establece que esto
es imposible.

• Forma de Kelvin – Planck
  de la segunda ley de la
  termodinámica.

En la práctica, se encuentra que
todas las máquinas térmicas sólo convierten
una pequeña fracción del calor absorbido en trabajo
mecánico. Por ejemplo un buen motor de un automóvil
tiene una eficiencia aproximada de 20% y los motores diesel
tienen una eficiencia en el rango de 35% a 40%. En base a este
hecho, el enunciado de Kelvin – Planck de la segunda ley de
la termodinámica es el siguiente:

"es imposible construir una
máquina térmica que, operando en un ciclo, no tenga
otro efecto que absorber la energía térmica de una
fuente y realizar la misma cantidad de
trabajo".

Esto es equivalente a afirmar que "es
imposible construir una máquina de movimiento perpetuo
(móvil perpetuo) de segunda clase", es decir, una
máquina que pudiera violar la segunda ley de la
termodinámica. (Una máquina de movimiento perpetuo
de primera clase es aquella que puede violar la primera ley de la
termodinámica (conservación de la energía),
también es imposible construir una máquina de este
tipo). La figura 15.2 es un diagrama esquemático de una
máquina térmica perfecta imposible de
construir

Un refrigerador es una máquina
térmica que opera en sentido inverso, como se muestra de
manera esquemática en la figura 15.3. La máquina
absorbe calor QF de la fuente fría y entrega
calor QC a la fuente cálida. Esto sólo
puede ser posible si se hace trabajo sobre el refrigerador. De la
primera ley, se ve que el calor cedido a la fuente caliente debe
ser igual a la suma del trabajo realizado y el calor absorbido de
la fuente fría. Por lo tanto, se ve que el refrigerador
transfiere calor del cuerpo más frío a un cuerpo
más cálido (la cocina).

• Enunciado de Clausius de la segunda
  ley de la termodinámica.

Resulta deseable construir un refrigerador que pueda
realizar su proceso con el mínimo de trabajo. Si se
pudiera construir uno donde el proceso de refrigeración se
realice sin ningún trabajo, se tendría un
refrigerador perfecto. Esto es imposible, porque se
violaría la segunda ley de la termodinámica, que es
el enunciado de Clausius de la segunda ley (Rudolf Clausius,
alemán, 1822-

1888): "es imposible construir una máquina
cíclica, que no tenga otro efecto que transferir calor
continuamente de un cuerpo hacia otro, que se encuentre a una
temperatura más elevada".

En términos sencillos, el calor no puede
fluir espontáneamente de un objeto frío a otro
cálido. Este enunciado de la segunda ley establece la
dirección del flujo de calor entre dos objetos a
diferentes temperaturas. El calor sólo fluirá del
cuerpo más frío al más cálido si se
hace trabajo sobre el sistema. Aparentemente los enunciados de
Kelvin – Planck y de Clausius de la segunda ley no
están relacionados, pero son equivalentes en todos sus
aspectos. Se puede demostrar (pero aquí no lo hacemos) que
si un enunciado es falso, el otro también lo es. Ejemplo
15.1 a) Calcular la eficiencia de una máquina que usa 2000
J de calor durante la fase de combustión y pierde 1500 J
por escape y por fricción. b) Si otra máquina tiene
una eficiencia de 20% y pierde 3000 J de calor por
fricción, calcular el trabajo que realiza.

Solución: a) la eficiencia de una máquina
esta dada por la ecuación 15.2.

b) usando la ecuación 15.2 en la
forma se calcula
QC y después se despeja W.

• MAQUINA DE CARNOT

El ciclo de Carnot (Sadi Carnot,
francés, 1796 – 1832), es de gran importancia desde
el punto de vista práctico como teórico. Carnot
demostró que una máquina térmica que operara
en un ciclo ideal reversible entre dos fuentes de calor,
sería la máquina más eficiente posible. Una
máquina ideal de este tipo, llamada máquina
de Carnot, establece un límite superior en la
eficiencia de todas las máquinas. Esto significa que el
trabajo neto realizado por una sustancia de trabajo llevada a
través de un ciclo de Carnot, es el máximo posible
para una cantidad dada de calor suministrado a la sustancia de
trabajo. El teorema de Carnot se enuncia de la siguiente forma:
"ninguna máquina térmica real que opera
entre dos fuentes de calor, puede ser más eficiente que
una máquina de Carnot, operando entre las dos mismas
fuentes". Para describir el ciclo de Carnot, se debe
suponer que la sustancia que trabaja entre las temperaturas
TC y TF es un gas ideal contenido en un
cilindro con un émbolo móvil en un extremo. Las
paredes del cilindro y del émbolo no son conductores
térmicos, por lo que no hay pérdida de calor al
ambiente. El ciclo de Carnot es un proceso cíclico
reversible que utiliza un gas ideal, que consta de dos procesos
isotérmicos y de dos procesos adiabáticos, como se
muestra en la figura 15.4, donde se indican los cuatro pasos del
ciclo.

1. El proceso A-B es una expansión
isotérmica a la temperatura TC, donde el gas se
pone en contacto térmico con una fuente de calor a esa
TC. Durante el proceso, el gas absorbe calor QC
de la fuente desde la base del cilindro y realiza trabajo
WAB al subir el émbolo.

2. En el proceso B-C, la base del cilindro
se reemplaza por una pared térmicamente no conductora y el
gas se expande adiabáticamente. Durante el proceso la
temperatura baja de TC a TF y el gas realiza
trabajo WBC al elevar el émbolo.

3. En el proceso C-D el gas se coloca en
contacto térmico con una fuente de calor a temperatura
TF y se comprime isotérmicamente a una
temperatura TF. Durante el proceso, el gas libera calor
QF a la fuente y el trabajo realizado sobre el gas por
un agente externo es WCD.

4. En el proceso final D-A, la base del
cilindro se reemplaza por una pared térmicamente no
conductora y el gas se comprime adiabáticamente. La
temperatura del gas aumenta de TF a TC y el
trabajo realizado sobre el gas por un agente externo es
WDA.

• Entropía en la
  conducción de calor.

Considerar la transferencia de calor
Q, desde una fuente caliente a la temperatura
TC hacia una fuente fría que está a la
temperatura TF. Como la fuente fría absorbe el
calor Q, su entropía aumenta en Q/TF. Al
mismo tiempo, la fuente caliente pierde el calor Q, y su
entropía disminuye en Q/TC. El aumento en la
entropía de la fuente fría es mayor que la
disminución de la entropía en l fuente caliente, ya
que TF es menor que TC. Por lo tanto, el cambio
total en la entropía del sistema es mayor que cero y su
valor es:

Ejemplo 15.6 Una fuente fría
está a 2°C y una fuente caliente a
127°C. Demostrar que es imposible que una
pequeña cantidad de energía calórica, por
ejemplo de 10 J, pueda ser transferida desde la fuente
fría a la fuente caliente sin disminuir la entropía
y en consecuencia violar la segunda ley de la
termodinámica. Solución: se supone que durante la
transferencia de calor, las dos fuentes no cambian su
temperatura. El cambio en la entropía de la fuente
caliente es:

La fuente fría pierde calor y su
cambio de entropía es:

El cambio total de entropía
es:

Explique sobre
algunas reacciones bioquímicas (bioenergéticas) que
se produce en el organismo.

Anabolismo

El anabolismo es el conjunto de procesos
metabólicos constructivos en donde la energía
liberada por el catabolismo es utilizada para sintetizar
moléculas complejas. En general, las moléculas
complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas a
partir de precursores simples. El anabolismo involucra tres
facetas. Primero, la producción de precursores como
aminoácidos, monosacáridos, isoprenoides y
nucleótidos; segundo, su activación en reactivos
usando energía del ATP; y tercero, el conjunto de estos
precursores en moléculas más complejas como
proteínas, polisacáridos, lípidos y
ácidos nucleicos.

El anabolismo es el responsable
de:

• La fabricación de los
  componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del
  crecimiento.

• El almacenamiento de energía
  mediante enlaces químicos en moléculas
  orgánicas (ATP).

Las células obtienen la
energía del medio ambiente mediante tres tipos distintos
de fuente de energía que son:

• La fotosíntesis en las plantas,
  gracias a la luz solar.

• Otros compuestos orgánicos como
  ocurre en los organismos heterótrofos.

• Compuestos inorgánicos como las
  bacterias quimiolitotróficas que pueden ser
  autótrofas o heterótrofas.

El anabolismo se puede clasificar
académicamente según las biomoléculas que se
sinteticen en:

• Replicación o duplicación
  de ADN.

• Síntesis de ARN.

• Síntesis de
  proteínas.

• Síntesis de
  glúcidos.

• Síntesis de
  lípidos.

Catabolismo

Conjunto de procesos metabólicos que
liberan energía. Estos incluyen degradación y
oxidación de moléculas de alimento, así como
reacciones que retienen la energía del Sol. El
propósito de estas reacciones catabólicas es
proveer energía, poder reductor y componentes necesitados
por reacciones anabólicas. La naturaleza de estas
reacciones catabólicas difiere de organismo en organismo.
Sin embargo, estas diferentes formas de catabolismo dependen de
reacciones de reducción-oxidación que involucran
transferencia de electrones de moléculas donantes (como
las moléculas orgánicas, agua, amoníaco,
sulfuro de hidrógeno e iones ferrosos), a aceptores de
dichos electrones como el oxígeno, el nitrato o el
sulfato.

Fosforilación
Oxidativa

Es una ruta metabólica que utiliza
energía liberada por la oxidación de nutrientes
para producir adenosín trifosfato (ATP). Se le llama
así para distinguirla de otras rutas que producen ATP con
menor rendimiento, llamadas "a nivel de sustrato". Se calcula que
hasta el 90% de la energía celular en forma de ATP es
producida mediante este proceso.

Glucogénesis

La glucogénesis es la ruta
anabólica por la que tiene lugar la síntesis de
glucógeno (también llamado glicógeno) a
partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato.
Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en menor
medida en el músculo, es activado por insulina en
respuesta a los altos niveles de glucosa, que pueden ser (por
ejemplo) posteriores a la ingesta de alimentos con
carbohidratos.

Se forma por la incorporación
repetida de unidades de glucosa, la que llega en forma de
UDP-Glucosa a un partidor de glucógeno preexistente que
consiste en la proteína glucogenina, formada por 2
cadenas, que al autoglicosilarse puede unir cada una de sus
cadenas a un octámero de glucosas. Para que la
glucosa-6-fosfato pueda unirse a la UDP requiere de la
participación de dos enzimas, la primera,
fosfoglucomutasa, modifica la posición del fosfato a
glucosa-1-fosfato.

La glucosa-1-fosfato es el precursor para
la síntesis de glucógeno pero también es el
producto de su degradación. La síntesis de
glucógeno requiere de aporte energético. El dador
de glucosa para la síntesis de glucógeno es la
UDP-glucosa donde el residuo glucosilo está activado para
su transferencia, por su combinación con un compuesto de
alta energía como el UTP.

Autor:

Johanna Alessandra Rojas
Lopez