ATP.

El intermediario , rico en energia, mas comun y universal del metabolismo celular es el nucleotido adenosin trifosfato (ATP), que puede ceder su grupo fosfato terminal, de elevado contenido energetico, aun gran  numero de moleculas organicas aceptoras(p. ejem. azucares, aminoacidos y nucleotidos). La reaccion  de fosdorilacion aumenta el nivel de energia libre de la molecula aceptora, permitiendo que interaccionen exergonicamente en reacciones bioquimicas catalizadas  por enzimas.

La molecula de ATP consta de un grupo adenosina, formado por la base pirimidina adenina y el residuo carbohidratado de cinco carbonos  ribosa, y de tres grupos fosfato unidos. La mayor parte de la energia libre de la molecula reside en la repulsion  electrostatica mutua de las tres unidades de fosfato, por sus atomos de fosforo cargados positivamente y sus atomos de oxigeno cargados  negativamente. La repulsion  mutua de estos grupos fosfato es analoga a la repulsion de dos barreras imantadas, con sus polos norte y sur alineados, que se mantengan unidas por una cera pegajosa. Si la cera, que es anloga a los enlaces O~ P del ATP, se reblandece calentandola, la energia ( almacenada en virtud de la proximidad de los imanes que se repelen mutuamente) se libera separando a los imanes. De igual forma, la ruptura de los enlaces entre las unidades  de fosfato del ATP produce una liberacion de energia libre. Una vez se ha retirado el grupo fosfato terminal por hidrolisis, la repulsion  mutua de los dos productos, adenosina difosfato (ADP)  y el fosfato inorganico (Pi), es tal, que la probabilidad de que se recombinen es muy baja; es decir, que su recombinación  es altamente endergonica. El cambio de energia libre estandar, ^G°,  para la hidrolisis del ATP en condiciones  estandar es de -7.3 kcal. mol-1.

El papel del ATP como impulso de diferentes reacciones endergonicas mediante reacciones acopladas se ilustra con la condensacion de los dos compuestos X e Y para  producir  Z:

X+ ATP ---------- X-fosfato + ADP

Aunque  el ATP y otros nucleotidos trifosfato ( como el guanosin trifosfato, GTP) son los responsables de la transferencia de energia en muchas reacciones acopladas, debe resaltarse que el mecanismo de un intermediario comun es ampliamente utilizado en las secuencias de reacciones bioquimicas. Asi, se transfieren partes de las moleculas ( e incluso atomos, como hidrogeno), junto con la energia quimica, de una molecula a otra por intermediarios comunes em reacciones consecutivas. Los  nucleotidos ricos en energia son especiales solo porque actuan como moneda de enrgia general en un gran numero de reacciones que requieren energia.  En esta funcion, el ADP es la forma descargada y el ATP  es la forma cargada.

En las celulas hay muchos otros compuestos  fosforilados  ricos en energia, algunos con energias libres de hidrolisis mayores que las del ATP. la celula usara estos compuestos en la formacion de ATP, hay otros mecanismos  bioquimicos en la célula para canalizar la energia quimica en la forma de ATP.  La fosfoarginina y la fosfocreatitina  son reservas  especiales  de energia  quimica  para la rapida fosforilacion  del ADP, reconstituyendo  el ATP,  durante  la contraccion  muscular fuerte. A  estos compuestos se les denomina  FOSFAGENOS. en el musculo de vertebrados, que solo contiene creatinina fosfatos.

La  molecula almacenadora de energia ATP (adenosintrifosfato), ya que tiene enlaces de grupo fosfato de alta energia los cuales, al momento de rompersela transferen para que se lleven a cabo procesos celulares como: vias metabolicas( biosintesis y beta- oxidacion de acidos grasos, degradacion de glucosa, sintesis de urea, sintesis de nucleotidos, etc); transporte activo a traves de membranas; movimientos de cilios y flagelos.

La transferencia de energia y su posterior utilizacion para sintetizar ATP se lleva a cabo en la membrana interna mitocondrial, en las membranas de organismos procariontes, en celulas eucariontes en un proceso conocido como respiracion , asi como en la membrana tilacoidal de cloroplastos, en algas y bacterias donde es llamado fosforilacion fotosintetica.

ENERGIA

El termino energia como las propiedades asociadas a los objetos y sustanciaas  y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. la energia se manifiesta en los cambios fisicos, por ejemplo, al levantar un objeto, transportarlo, deformarlo, o calentarlo. la energia esta presente tambien en los cambios quimicos, como quemasr u n trozo de madera o en la descomposicion de agua mediante la corriente electrica.

• TIPOS DE EENERGIA.

ENERGÍA NUCLEAR


Es la energía liberada durante la fisión o fusión de núcleos atómicos. Las cantidades de energía que pueden obtenerse mediante procesos nucleares superan ampliamente a las que pueden lograrse mediante procesos químicos, que sólo implican las regiones externas del átomo.
ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL

La energía cinética es la energía que un objeto posee debido a su movimiento. Depende de la masa y la velocidad del objeto según la siguiente ecuación.
ENERGÍA HIDRÁULICA

El aprovechamiento de la energía potencial del agua para producir energía eléctrica constituye en esencia la energía hidroeléctrica. Se trata de un recurso renovable y autóctono. El conjunto de instalaciones e infraestructura para aprovechar este potencial se denomina central hidroeléctrica.
ENERGÍA EÓLICA

Entre otros factores, la concienciación medioambiental y la necesidad de disminuir la dependencia de suministros exteriores influyen fuertemente en las políticas energéticas relativas a las energías renovables en sus diferentes ámbitos: investigación, desarrollo y aplicaciones.
ENERGÍA SOLAR

Es la energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del espacio en forma de fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres.

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Se trata del sistema más extendido de aprovechamiento de la energía solar. El medio para conseguir este aporte de temperatura se hace por medio de colectores.
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

El sistema de aprovechamiento de la energía del Sol para producir energía eléctrica se denomina conversión fotovoltaica.
ENERGÍA GEOTÉRMICA

La Tierra posee una enorme cantidad de energía en su interior. Una muestra de ellos lo constituyen, por ejemplo, los volcanes o los géiseres.
En general, es difícil aprovechar la energía térmica. Sin embargo, existen puntos en el planeta en los que se producen anomalías geotérmicas, dando lugar a gradientes de temperatura de entre 100 y 200ºC por kilómetro. Es en estos puntos donde se puede aprovechar esta energía.
ENERGÍA TÉRMICA OCEÁNICA
La explotación de las diferencias de temperatura de los océanos ha sido propuesta multitud de veces. El más conocido pionero de esta técnica fue el científico francés George Claudi, que invirtió toda su fortuna, obtenida por la invención del tubo de neón, en una central de conversión térmica
ENERGÍA MAREMOTRIZ
Las olas del mar son un derivado terciario de la energía solar. El calentamiento de la superficie terrestre genera viento y el viento genera las olas. La tecnología de conversión de movimiento oscilatorio de las olas en energía eléctrica se fundamenta en que la ola incidente crea un movimiento relativo entre un absorbedor y un punto de reacción que impulsa un fluido a través del generador.

• TRASFERENCIA DE ENRGIA.

Para cambiar el valor de la energia de un sitema E, se requiere examinar un sistema que no este aislado. ¿como puede cambiar la energia de un sistema?.La energia que cruza las fronteras de un sistema puede clasificarse en muchas formas empleando categorias.

Es necesario definir TRABAJO como la energia tranferida a traves de las fronteras de un sistema en forma organizada y cuyo uso exclusivo sea la elevacion de un peso. esta definicion incluye a las que se emplean en mecanica, por ejemplo, es la fuerza que actua a lo largo de cierta distancia. en terminos matematicos, la cantidad de trabajo resultante por el movimiento a lo largo de una distancia diferencial ds es.

W =F * DS.

Donde D es la fuerza externa de los alrededores sobre el sistema en la dicreccion s en que ocurre el movimiento. ademas la definicion termodinamica del trabajo incluye otros fenomenos ; la electricdad que fluye atraves de las fronteras del sistema puede emplearse para activar un motor electrico y en esta forma  elevar un peso.

• TRANFERENCIA DE  CALOR

la energia que puede atravesar las fronteras de un sistema debido a la diferencia de temperaturas cae dentro de una categoria aparte. cuando una lata de jugo de naranjahelado se coloca en un cuarto caliente, la experiencia ha mostradoque el jugo de naranja(sistema) aumenta su temperatura hasta aproximarse a la del cuarto. el estaado del sistema ha cambiado ya que por sus fronteras cruza energia desde el ambiente a causa de la diferencia de temperaturas entre el cuarto y el jugo. esta tranferencia de energia no es trabajo, ya que no es posible imaginar un procedimiento en que el unico efecto sea la elevacion de un peso. por lo tanto esta forma de temperatura entre el sistema y sus alrededoresse define como la transferencia de calor por unidad de masa  es q.
la cantidad de enrgia que entra o sale del sistema depende de varios mecanismos, asi como de la diferencia de temperaturas entre el sistema y sus alrededores; su calculo queda fuera de los objetivos de la termodinamica clasica y corresponde a cursos de transferencia de calor o de procesos de transporte. una diferencia importante entre la transferencia de calor y el trabajo es la desorganizaciona nivel molecular. la transferencia de calor se consideracomo la transferencia de energia desorganizada a nivel molecular, que resulta de la actividad molecular y  que no es util directamente para elevar un peso.  Esa diferencia   es importante y ayuda a comprender  estos mecanismos  de transferencia  de energia.


TRANSDUCCION DE ENERGIA.

Hay varias categorias de reacciones  bioquimicas, pero las caracteristicas de la velocidades y cineticas de reaccion pueden ilustrarse  con una simple  reacción de combinación en la que dos moleculas  de sustrato, A y B, reaccionan  formando dos nuevas moleculas de produccion, C y D:

A + B   --------   C + D
(sustrato)           (productos)

En teoria, cualquier reacciones quimica puede ocurrir en ambas direcciones , siempre que de la direccion, siempre que de la disolucion  no se extraigan  los productos. Sin embargo , en algunos casos la tendencia a reaccionar en un sentido ( sustatos------- productos) es mucho mayor que en  el otro, por lo que a efectos practicos debe considerarse  la reaccion como irreversible.

Una reaccion tiende a ir hacia adelante cuando presenta un cambio de enegia libre ^G, que  es negativo. Dicho de otra manera, si la energia libre total de los sustratos excede la de los productos.  estas reacciones se denominan exergonicas ( o exoetermicas) y tipicamente liberan calor. La oxidacion del hidrogeno a agua es una reaccion  exergonica simple:

                          2H2 + O2 -----------2H2O  + calor.

La reaccion inversa que precisa de energia ocurre en el proceso de fotosintesis  con la energia de los quanta de luz atrapados por clorofila:

     2H2O    ---------------- 2H2 + O2

Esta reaccion por requerir un aporte de energia, es un ejemplo de reaccion endergonica ( o endotermica). A veces nos referimos a las reacciones exergonicas y endergonicas como ** a favor de gradiante** y ** en contra de gradiante** respectivamente.

La cantidad de energia que libera o capta una reaccion  se relaciona  con la constante de equilibrio de la reaccion k eq. Es una constante de proporcionalidad que realaciona las concentraciones de los productos con las concentraciones de los sustratos, cuando se ha alcanzado el equilibrio de la reaccion ( o sea, cuando la velocidad en un sentido es igual a la velocidad en el sentido contrario y la concentracion de sustratos y productos se ha estabilizado