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