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BIOENERGÉTICA
ING. YOLA VICTORIA RAMOS ESPINOZA
ENERGÍA
ENERGÍA Capacidad de realizar trabajo
“en” dentro“dentro” trabajo
“capacidad de producir incrementos de calor bajo condiciones
apropiadas”
Intercambio de energía
CARBOHIDRATOS
PROTEÍNAS
GRASAS
SINTESIS
ENERGÍA
Trabajo mecánico y osmóticoMantenimiento CrecimientoProducción
Los procesos metabólicos de las plantas y animales es realizada por efectos de la energía química. Cada enlace entre átomos y las moléculas comprende una fuente potencial de energía química que es liberada cuando estos se rompen, recíprocamente la formación de compuestos químicos a partir de la unidad más simple requiere de energía para el compuesto.
LEYES DE LA TERMODINÁMICA
La E total de un sistema y sus alrededores debe ser constante.
“La E en un sistema aislado como el animal, su alimento y excreta, permanece constante independientemente del intercambio de E por el organismo y la distribución de calor”
Esta Ley como Ley de Hess o de adición constante de calor establece que la cantidad de E transformada dentro del animal, de ciertas sustancias químicas en otras, como resultado de algún cambio en el sistema, depende enteramente de los estadios inicial y final del sistema; es decir, la cantidad de calor producida o absorbida en una reacción es independientemente de la tasa a la cual ocurre la transformación y del número o clases de estadios intermedios a través de los cuales pasa dicha reacción.
1ra Ley: “LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA”
∆E = Q - WDonde: ∆E, cambio en el contenido energético del sistema
Q, Calor absorbido por el sistemaW, trabajo realizado por el sistema y sus alrededores
LEYES DE LA TERMODINÁMICA
El estado energético del universo se moviliza desde uno organizado (baja entropía) hacia otro desorganizado (alta entropía)
Todo cambio de E implica pérdida de calor, a menos que calor sea la nueva E
ENTROPÍA: Grado de desorganización ENTALPÍA: Contenido calórico total del sistema (casi = Energía bruta)
Donde: ∆G: cambio de E libre (para hacer trabajo) ∆H: cambio del contenido calórico del sistema (entalpía)T : temperatura absoluta
∆S: cambio en el grado de desorganización
2da Ley: “LEY DE LA DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA”
∆G = ∆H - T∆S
Cambio de energía libre
Ejm: cuando se fraccionan moléculas
H1
Entropía
E. Libre
H2
Entropía
E. Libre
- E libre
- ∆G
Reacción exergónica:
ATP + H2O - ∆G ADP + PO4H3 + E
H1
Entropía
E. Libre
H2
Entropía
E. Libre+ E libre
+ ∆G
Ejm: cuando se unen moléculas
Reacción endergónica:
C6H12O6 + ∆G + E Glucógeno
ATP Elemento presente en todas las transformaciones biológicas
de la E (Adenosin trifocfato), consta de adenina, ribosa y un triptófano
Compuesto rico en E debido a su alto potencial de transferencia de sus dos primeros grupos fosfóricos (rotura de enlaces).
Cuando se libera un fosfato (ATP + H20 ADP + Pi + H+) el cambio de E libre es de (∆G) -7.3 Kcal
Cuando se libera dos fosfatos (ATP + H20 AMP + PPi + H+) el cambio de E libre es de (∆G) -14.6 Kcal
Existen una gran cantidad de compuestos que también poseen una capacidad más elevada de transferencia energética y otros una capacidad más reducida de transferencia
ENERGÍA LIBRE ESTÁNDAR DE ALGUNOS COMPUESTOS QUE SE ENCUENTRAN EN TEJIDOS
ANIMALES
COMPUESTO ∆G
Fosfoenol piruvato Carbamoil fosfatoA cetil fosfatoCreatina fosfatoPirofosfatoATPGlucosa – 1 – fosfatoGlucosa – 6 – fosfatoGlicerol – 3 - fosfato
-14.8-12.3-10.3-10.3 -8.0 -7.3 -5.0 -3.3 -2.2
UNIDADES DE ENERGÍA Método más adecuado y científico: Literatura europea: unidad de medida energética Joule (J), kilojoule (Kj),
megajoule (Mj)
Valor energético de un alimento Requerimientos energéticos de los animales
Calorias/g o kilocalorías/kg Kcal/día o Mcal/día
Caloria (cal) Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado de 14,5 a 15,5°C (algunos investigadores indican 16,5 a 17,5°C)
Kilocaloria (Kcal) Cantidad de calor que se necesita para elevar la temperatura de un kilogramo de agua en un grado centígrado 1 Kcal=1000cal
Megacaloria (Mcal) Igual a 1000 Kcal.
VALOR ENERGÉTICO DE LOS ALIMENTOS
Energía total (X)
Energía Digestible
Energía Metabolizable
Energía Neta (permite expresar en las mismas unidades los requerimientos delanimal y los valores de los alimentos)
“aunque el valor de la energía metabolizable de un alimento es razonablemente constante para cada especie animal, la eficiencia con la que ésta energía es utilizada varía de acuerdo con el fin a que se destine y los valores de energía neta varían en consecuencia”
DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA EN LOS ALIMENTOS
Energía de los alimentos (Energía Bruta)
Energía Digestible (ED)
Energía Metabolizable (EM)
Energía Neta (EN m + n) (*)(*) Energía Neta para Mantenimiento (ENm)
Energía Neta para Producción (ENp), o Energía Neta para ganancia (ENg)
Energía Fecal
Energía de la orina y de los Gases (rumiantes)
Incremento de calor
Universalmente preferidos ENERGÍA
METABOLIZABLE
aves y cerdos
América y en la URSS rumiantes
Europa (Reino Unido)ENERGÍA NETA
rumiantes
Una dificultad común a todos los sistemas energéticos y especialmente a aquellos basados en la Energía Neta es que la valoración de un alimento es un proceso
laborioso y complicado
DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA EN LOS PROCESOS CORPORALES
Energía Digestible ED = EB - EH
Energía MetabolizableEM = ED – EO monogástricosEM = ED – (EO + EG) poligástricos
Energía Neta EN = EM - ICIC: calor producido luego del consumo de alimentos, cuando el animal se encuentra en un
ambiente termoneutro, está constituido por el Calor de Fermentación (CF) y por el Calor del Metabolismo de los Nutrientes (CMN).CF: calor producido en el tracto digestivo como resultado de la acción microbiana.
CMN: calor producido en el metabolismo intermediario como resultado del empleo de los nutrientes absorbidos.
ED”aparente”: energía fecal incluye la de los productos metabólicos del organismo (fracción endógena) y de los alimentos no digeridos (fracción exógena).
La fracción metabólica (EFm): fluidos digestivos y descamaciones de la mucosa intestinal
Tablas de valoración de alimentos
Pais Unidades de energía Unidades de proteínaAmericanas NRC Megacalorias
(Mgcal)gramos de Proteína digestible (PD) por kg de alimento (g/kg)
Inglesas ARC Megajulio (Mgjul)
gramos de Proteína digestible (PD) por kg de alimento (g/kg) o Materias nitrogenadas digestibles (MND)
Francia INRA Kcal: monogástricosUFL: rumiantes
PB y g/kg de alimento de Proteína Digestible en el Intestino (PDI) en función de la Energía del alimento(PDIE) y en función del Nitrógeno del alimento (PDIN) en el caso de los rumiantes
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