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La Termodinámica es un área de la ciencia que establece la relación entre materia y energía. El término "termodinámica" es de origen griego y proviene de dos palabras de raíz: "termo", que significa calor y "dinámicos", que significa la energía en movimiento. La termodinámica es la ciencia que se ocupa del estudio de la transformación de la energía en relación al calor y se expresa mediante sus principios o leyes, desarrolladas en sistemas macroscópicos, ahora también en sistemas microscópicos a nivel de moléculas y subpartículas atómicas, mediante la termodinámica estadística y mecánica cuántica.

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. Entonces si bien estas reacciones pueden ser consideradas como unas reacciones químicas ordinarias, es importante recordar que las mismas tienen lugar en el medio celular, en el que las condiciones se encuentran definidas. En si la termodinámica aplicada a las reacciones bioquímicas aporta datos relevantes referidos a la energética del proceso, y a la factibilidad de que el mismo ocurra de acuerdo con los criterios de espontaneidad derivados de sus leyes.

Entonces relacionando los dos conceptos, se define a la bioenergética, o termodinámica bioquímica, como el estudio de los cambios de energía que acompañan a reacciones bioquímicas. Los sistemas biológicos son, en esencia, isotérmicos, y usan energía química para impulsar procesos vivos. El modo en que un animal obtiene combustible a partir de sus alimentos para proporcionar esta energía es básico para el entendimiento de la nutrición y el metabolismo. El almacenamiento excesivo de energía excedente causa obesidad, entre otros ejemplos aplicados a la vida real.

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Conceptos básicos relacionados con la Bioquímica

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Conceptos básicos relacionados con la Bioquímica

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Las reacciones bioquímicas son un tema cuyo estudio requiere de mucha observación, además del conocimiento de distintas ramas de la ciencia.

Para entender de manera apropiada, se va a definir previamente los siguientes conceptos, tales como:

Bioquímica: Es la ciencia que estudia a los seres vivos basándose en principios fundamentales de la biología, química y fisicoquímica. La bioquímica trata de explicar los fenómenos en términos de las sustancias químicas que participan, además de los factores que rigen y condicionan dichos fenómenos.

Entalpía: Es el intercambio de energía ya sea de manera cedida o absorbida que puede experimentar un sistema termodinámico. La energía existente o necesaria en las reacciones químicas se conoce como:

Reacción exotérmica: Reacción química que libera energía.

Reacción endotérmica: Reacción química que absorbe energía.

Metabolismo: Son las transformaciones que sufren las sustancias en el interior del organismo, su objetivo es utilizar carbohidratos, proteínas y lípidos con fines energéticos o estructurales.

En el metabolismo las enzimas tienen un papel de vital importancia, ya que estas ayudan a agilizar las reacciones fisicoquímicas, cambiando ciertas reacciones termodinámicas deseadas pero no favorables.

Una vez definidos los conceptos anteriores, se puede decir que las Reacciones Bioquímicas son reacciones que suceden en las células de los seres vivos, cabe mencionar que la sumatoria de todas las reacciones que suceden en el interior de los mismos, se conoce como metabolismo.

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Dentro de los tipos de reacciones bioquímicas tenemos a las siguientes:

Reacciones anabólicas: Son reacciones endotérmicas es decir que absorven energía, se construyen macromoléculas a partir de otras más pequeñas. Por ejemplo: La contrucción de proteínas mediante aminoácidos.

Reacciones catabólicas: Son reacciones exotérmicas, se da la separación de moléculas en unidades más pequeñas. Por ejemplo: Ruptura de glucosa o glucólisis.

La recopilación de todas las reacciones bioquímicas constituyen el metabolismo de los organismos vivos. La liberación o absorción de energía es fundamental para que los seres vivos puedan desarrollar sus funciones biológicas.

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Ejemplos relacionados con la aplicación de Bioquímica 

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Ejemplos relacionados con la aplicación de Bioquímica 

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Desarrollo de fertilizantes: Los fertilizantes son las sustancias que favorecen el crecimiento de las plantaciones. Para desarrollarlos es necesario conocer las necesidades químicas de las plantas.

Detergentes enzimáticos: Son limpiadores que pueden eliminar residuos de material necrótico, sin producir una acción corrosiva sobre superficies inorgánicas.

Medicamentos: La fabricación de medicamentos depende del conocimiento de los procesos químicos tanto del cuerpo humano como de las bacterias o virus que lo afectan.

Cosmética: Los productos químicos utilizados en cosmética deben ser favorables para la química del cuerpo.

Nutrición: Cualquier sea el objetivo de nuestra dieta (ganar o perder peso, disminuir el azúcar en sangre, eliminar el colesterol, etc) su diseño debe tener en cuenta las necesidades químicas de nuestro organismo para funcionar.

Cuando tenemos fiebre, nuestro cuerpo está buscando llegar a una temperatura en la que los microorganismos que nos dañan no puedan sobrevivir.

Suplementos dietarios. Nos permiten ingerir sustancias orgánicas o inorgánicas que nuestros cuerpo necesita para un correcto funcionamiento.

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Podemos concluir que la termodinámica y las reacciones bioquímicas van de la mano, de hecho en la termodinámica podemos ver que es utilizada cada día en nuestra vida diaria por lo que es importante conocer algunos procesos, cuando nos encontramos con reacciones bioquímicas podemos decir que se usa mucho la termodinámica ya que existe en cualquier proceso que se lleve a cabo un cambio de energía lo que engloba varios procesos y así las dos se relacionan, en las reacciones anabólicas y catabólicas existe un proceso de cambio de energía que nos ayudaría a entenderlo mejor con ejemplos experimentales.

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cK-12. (26 de Febrero de 2021). cK-12. Obtenido de Tipos de Reacciones Químicas: https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12- conceptos-biologia/section/1.16/primary/lesson/tipos-de reacciones-qu%C3%ADmicas/

El ATP y las reacciones acopladas (artículo). (2017). Khan Academy. https://es.khanacademy.org/science/apbiology/cellular-energetics/cellular-energy/a/atp-andreaction-coupling

Libro: Bioquímica, 3era edición de José Laguna y Enrique Piña. México. 1964

Estelar, M. (2022). Bioquímica. https://www.ejemplos.co/10-ejemplos-de-bioquimica/