3.6:
Reacciones endergónicas y exergónicas en la célula
Si se libera energía durante una reacción química, el valor resultante será un número negativo. En otras palabras, las reacciones que liberan energía tienen un ∆G < 0. Un ∆G negativo también significa que los productos de la reacción tienen menos energía libre que los reactivos porque emitieron algo de energía libre durante la reacción. Los científicos llaman reacciones exergónicas a las reacciones con una ∆G negativa y que, en consecuencia, liberan energía libre. Exergónico significa que la energía está saliendo del sistema. También nos referimos a estas reacciones como reacciones espontáneas, porque pueden ocurrir sin agregar energía al sistema. Comprender qué reacciones químicas son espontáneas y liberan energía libre es extremadamente útil para los biólogos porque estas reacciones se pueden aprovechar para realizar trabajos dentro de la célula. Contrariamente al uso cotidiano del término, una reacción espontánea no es una que ocurra de repente o rápidamente. La oxidación del hierro es un ejemplo de una reacción espontánea que se produce lentamente, poco a poco, con el tiempo.
Si una reacción química requiere un aporte de energía, entonces la ∆G para esa reacción será un valor positivo. En este caso, los productos tienen más energía libre que los reactivos. Por lo tanto, podemos pensar en los productos de las reacciones como moléculas que almacenan energía. Llamamos a estas reacciones químicas reacciones endergónicas, y no son espontáneas. Una reacción endergónica no tendrá lugar por sí sola sin añadir energía libre.
Por ejemplo, construir moléculas complejas, como azúcares, a partir de otras más simples es un proceso anabólico y requiere energía. Por lo tanto, las reacciones químicas involucradas en los procesos anabólicos son reacciones endergónicas. Alternativamente, el proceso catabólico de descomponer el azúcar en moléculas más simples libera energía en una serie de reacciones exergónicas.
Este texto es una adaptación de Openstax, Biology 2e, Section 6.2: Energía Potencial, Cinética, Libre y de Activación.
Si el cambio de energía libre es menor que cero, el proceso es espontáneo y se denomina reacción exergónica. Por el contrario, si el cambio de energía libre es mayor que cero, el proceso no es espontáneo y la reacción es endergónica.
Para comparar los cambios de energía de diferentes reacciones, el cambio de energía libre generalmente se informa bajo un conjunto estándar de condiciones escritas como ΔG0.
La hidratación de fumarato a malato en presencia de fumarasa es una reacción exergónica porque el cambio de energía libre estándar durante el proceso es de -3,8 kJ/mol.
Para que ocurran reacciones endergónicas, es necesario agregar energía al sistema. En las células, las reacciones endergónicas se acoplan con reacciones exergónicas.
Por ejemplo, la conversión endergónica de glucosa a glucosa-6-fosfato tiene un cambio de energía libre estándar de 13.8 kJ/mol, y la hidrólisis exergónica de ATP tiene un cambio de energía libre estándar de -30.5 kJ/mol.
Estas reacciones se acoplan dentro de la celda, y todo el proceso es exergónico, con un cambio de energía libre estándar de -16,7 kJ/mol, un total de la energía libre estándar de ambos procesos.
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