PRINCIPIOS DE BIOENERGÉTICA

Alexies Dagnino, Ph.D.Unidad de Neurociencia

Departamento de Ciencias BiomédicasFacultad de Medicina

Universidad Católica del Norte

Linfocito T Killer

Célula tumoral

Linfocito T Killer

Célula tumoral

Que es la energía?

• Palabra griega en que significa dentro y ergon que significa trabajo = “desarrollo del trabajo”.

• El “trabajo” de una célula consiste:

– Contraerse

– Transportar activamente moléculas e iones

– Sintetizar macromoléculas a partir de otras más sencillas

• La fuente de energía para elaborar este “trabajo” = Energía contenida en los ALIMENTOS!!!

Que es la energía?

Capacidad para producir un cambio en el estado o movimiento de la materia.

Materia: Cualquier objeto que posee masa y ocupa un lugar en el espacio

Hay muchos tipos de energías:

- Energía sintética- Energía lumínica- Energía sonora- Energía electrónica- Energía nuclear- Energía calórico- Energía química- etc.

BIOENERGETICA

La bioenergética es el estudio de las transformaciones de energía que tienen lugar en la célula, y de la naturaleza y función de los procesos químicos en los que se basan esas transformaciones, las cuales siguen las leyes de la termodinámica

BIOENERGETICA

Intercambios de energía de los seres vivos con su medio ambiente

Cambios de energía en las reacciones químicas y procesos fisicoquímicos de los seres vivos

• Organismos Autótrofos: Son aquellos que pueden utilizar el CO2 como fuente de carbono (bacterias, vegetales)

Organismos Heterótrofos: obtienen carbono de moléculas orgánicas complejas .

(animales, microorganismos)

Producción de energía

Utilización de la energíaEn reacciones químicas

METABOLISMO

Metabolismo:

- Suma de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo.

- Procesos en los cuales se obtiene y utiliza la energía.

Metabolismo

Catabolismo (degradación)

Anabolismo (síntesis)

Las células deben extraer energía de las moléculas de nutrientes.

Este proceso lo hacen a través del rompimiento de estas moléculas y parte de esa energía se transfiere al ATP para que posteriormente sea aprovechada en otros procesos celulares.

Analogía entre seres vivos y otras máquinas

Reacciones Exergónicas/oxidativas

Reacciones Endergónicas/reductivasFunciones biológicas:-Sinapsis-Contracción muscular-División celular

NAD+ y NADH

FADH2

Catabolismo

Aerobio (en presencia de O2)

Anaerobio

Respiración celular o fosforilación oxidativa: Es un tipo de catabolismo

aerobio. Las células extraen la energía de macromoléculas biológicas

(glucosa, ácidos grasos) en presencia de oxígeno. Es una serie de reacciones

químicas mediadas por enzimas.

Comparación del metabolismoaerobio y anaerobio

ENERGIA

TERMODINÁMICAEs el estudio de la energía y su transformación. “Es la dinámica del Calor”.

Cuantificación: kilocaloría (kcal).

Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un kilo de agua de 14.5°C a 15.5°C.

Leyes o axiomas de la termodinámica:

Rigen TODAS las actividades del Universo, sirven para entender las propiedades de la materia y el destino del universo.

Primera Ley de la Termodinámica

En todo cambio la energía no se crea ni se destruye, se transforma.

“Ley de la conservación de la energía”

La energía del Universo es constante. La energía total de cualquier sistema (objeto + entorno) permanece constante

U = q + w

Primera Ley de la Termodinámica

• ENTALPÍA ( H): es la energía en forma de calor, liberada o consumida en un sistema a ,T y P constantes.

• ENERGÍA LIBRE ( G): energía disponible para realizar trabajo. Es Energía contenida en las moléculas. Representa la energía intercambiada en una reacción química

DEFINICIONES

Segunda Ley de la Termodinámica- Todo proceso espontáneo resulta en un incremento neto de entropía, o desorden, del sistema más sus alrededores

- Fracción de energía de un sistema que no es posible convertir en trabajo.

- La entropía del Universo está en constante aumento”.

Entropía (S): energía no disponible para realizar un trabajo.

G = H - T S

T: es la temperatura absoluta en grados Kelvin.

EVOLUCION

Tercera Ley de la Termodinámica

- Hay una temperatura tan baja que nunca se puede alcanzar.

Cuarta Ley de la Termodinámica

- Principio 0: la temperatura tiene un sentido.

Energía de las reacciones químicas:

HCl + NaOH H2O + NaCl + energía (calor)

La reacción es exotérmica

Las reacciones químicas del metabolismo de los seres vivos son reversibles. Esto permite el reciclaje de moléculas y el control de La liberación de energía.

- Reacción espontánea: Es aquella en la que se obtienen productos con menor energía libre que la de los reactivos. Es exergónica.

- Las reacciones no espontáneas se llaman endergónicas.

- Reacciones acopladas: En los seres vivos las reaccionesendergónicas y exergónicas están acopladas.

Con frecuencia toda reacción química metabólica exergónica implicadegradación de ATP.

ATP + H2O ADP + Pi G= -7.3 kcal/mol

Perfil de energía libre en la respiración aeróbica

Fosforilación oxidativa

CADENA RESPIRTORIA

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA (ATPasa)

El mal de Alzheimer, enfermedad neurodegenerativa muy incapacitante y de muy alto costo social al atacar un porcentaje importante de las personas mayoresde 65 años, está siendo tratada con drogas anticolinesterásicas.  

ENFERMEDAD DE ALZHEIMER

El hecho de que la AChE se encuentra en altas concentraciones en las "placas seniles" cerebrales de los enfermos de Alzheimer, y el tratamiento anticolinesterásico no es demasiado efectivo, hizo pensar que la enzima cumple un papel en el desarrollo inicial de la enfermedad.

ENFERMEDAD DE ALZHEIMER Y MEDICINA BIOENERGÉTICA

Tratamiento tradicional de la enfermedad de Alzheimer:- Medicamentos antiinflamatorios para combatir la deformidad cerebral.- Antidepresivos para controlar la agresividad, irritabilidad y depresión.- Etrógenos y otras hormonas para desacelerar el progreso de la enfermedad.

Medicina Bioenergética:- Nueva alternativa para el tratamiento del Alzheimer.- Aprobada por la FDA de EEUU y está disponible solo en Europa, EEUU y Puerto Rico.- La terapia bioenergética se basa en reestablecer los estados energéticos bajos en los pacientes con Alzheimer.