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Las reacciones Bioquímicas pueden ser tratadas, desde el punto de vista termodinámico, como una reacción química ordinaria, en la que ciertos reactivos se transforman en productos.

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La termodinámica se ocupa también del estudio de la dinámica bioquímica interna como hidrólisis de ATP, estabilidad de proteínas, cinética de enzimas y otras.

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Las reacciones bioquímicas son reacciones químicas ordinarias, estas tienen lugar en el medio celular, con condiciones definidas. El medio celular está caracterizado por valores de pH, pMg y de fuerza iónica (I) relativamente constantes, con valores aceptados de 7.0, 3.0 y 0.25 mol kg-1, respectivamente.

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Un proceso de la naturaleza se produce si la entropía total del sistema aumenta. Cuando la temperatura y presión se encuentran constantes el cambio en la energía libre de Gibbs (ΔG) se define como:

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Establece que la energía total del sistema permanece constante, lo que indica que esta no se pierde ni se gana durante un cambio. En sistemas vivos esta energía se puede transformar en calor o energía eléctrica, radiante o mecánica.

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Hay que considerar que  las reacciones son independiente de la acción de las enzimas como catalizadores biológicos, ya que estos modifican la velocidad y la selectividad de los procesos bioquímicos.

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Ciclo catalítico de la enzima fructosa bifosfato aldolasa

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Ciclo catalítico de la enzima fructosa bifosfato aldolasa

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Ruptura de la fructosa 1,6-bifosfato a través de la unión con una enzima (Aldosa), formando dos productos: dihidroicetona fosfato y el gliceraldehído 3-fosfato. Esta reacción es exotérmica debido a la variación de la energía libre de Gibbs ( ∆G°= 23.8 kJ/mol).

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Cálculo de las propiedades termodinámicas de las reacciones bioquímicas 

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Cálculo de las propiedades termodinámicas de las reacciones bioquímicas 

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Cuando especificamos el pH y pMg en adición a propiedades termodinámicas G, H, S y CP se sustituyen por las propiedades termodinámicas transformadas, G’, H’, S’ y C’P. Así las ecuaciones empleadas para el cálculo de las propiedades termodinámicas quedan ligeramente modificadas.

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PUNTOS IMPORTANTES
1) No importa si la glucosa se quema en el aire o se metaboliza nuestras células: por cada 180.15 g, de glucosa que reacciona con el oxígeno, se desprende 2799 kJ de energía.
2) Las células emplean una forma muy compacta de energía, ya que esta reacción da como resultado excesiva cantidad de energía
REACCIÓN TOTAL

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∆rGm = ∑∆rGm (productos) − ∑ ∆rGm (reactivos)

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Es el proceso por el cual las plantas elaboran glucosa a partir de dióxido de carbono y agua, es la reacción inversa de la reacción de oxidación en el metabolismo de la glucosa de acuerdo con la ley Hess, el cambio de entalpía de esta reacción es el cambio negativo de la entalpía en el proceso original 2799 kJ por mol de glucosa.
REACCIÓN TOTAL

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En ambos procesos los pasos individuales de la reacción bioquímica se desconoce pero en termodinámica sólo se requiere la reacción total para determinar el cambio de entalpía.

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Es un conjunto de reacciones catalizado por un complejo enzimático.
Se trata de una descarboxilación oxidativa.
Al final de esta descarboxilación se generan dos moléculas de NADH, lo que equivale a 6 moléculas de ATP.

REACCIÓN TOTAL

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El ATP es una molécula pequeña que puede ser considerada como la principal fuente de energía de las células.
La molécula de ATP (Trifosfato de Adenosina) se divide en moléculas de ADP (Difosfato de Adenosina) y de fosfato por medio de una reacción de Hidrólisis que libera 24.3 kJ de energía.

REACCIÓN TOTAL