Información

Bioenergética de las bioconversiones: ¿hay un excedente de energía?

Bioenergética de las bioconversiones: ¿hay un excedente de energía?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Por bioconversión, me refiero a un proceso microbiano durante el cual se utilizan células en reposo para convertir un sustrato en un producto deseado, sin crecimiento celular. Por ejemplo, en este documento, utilizaron Lactobacillus reuteri convertir glicerol en 3-hidroxipropionaldehído, mientras L. reuteri no puede crecer con glicerol. Básicamente, durante las bioconversiones, las células producen energía para su metabolismo, pero no crecen.

Se supone que la energía así producida por las células asegura su coste energético de mantenimiento. Me preguntaba qué pasa con las células si la ganancia de energía es superior a las necesidades de mantenimiento. ¿Existe algún tipo de regulación homeostática de la relación ATP / ADP? Si no es así, ¿cuáles podrían ser las consecuencias de un exceso de ATP?


Homeostasis energética

En biología, homeostasis energética, o la control homeostático del balance energético, es un proceso biológico que implica la regulación homeostática coordinada de la ingesta de alimentos (entrada de energía) y el gasto de energía (salida de energía). [1] [2] [3] El cerebro humano, en particular el hipotálamo, juega un papel central en la regulación de la homeostasis energética y en la generación de la sensación de hambre al integrar una serie de señales bioquímicas que transmiten información sobre el equilibrio energético. [2] [3] [4] El cincuenta por ciento de la energía del metabolismo de la glucosa se convierte inmediatamente en calor. [5]

La homeostasis energética es un aspecto importante de la bioenergética.


Bioenergética de las bioconversiones: ¿hay un excedente de energía? - biología

Kathleen M. Botham, PhD, DSc y Peter A. Mayes, PhD, DSc

Después de estudiar este capítulo, debería poder:

Enuncie la primera y segunda leyes de la termodinámica y comprenda cómo se aplican a los sistemas biológicos.

Explique qué se entiende por los términos energía libre, entropía, entalpía, exergónica y endergónica.

Apreciar cómo las reacciones que son endergónicas pueden ser impulsadas por el acoplamiento a las que son exergónicas en los sistemas biológicos.

Comprender el papel de los fosfatos de alta energía, ATP y otros nucleótidos trifosfatos en la transferencia de energía libre de los procesos exergónicos a los endergónicos, lo que les permite actuar como la "moneda de energía" de las células.

IMPORTANCIA BIOMÉDICA

La bioenergética o termodinámica bioquímica es el estudio de los cambios de energía que acompañan a las reacciones bioquímicas. Los sistemas biológicos son esencialmente isotermo y utilizar la energía química para impulsar los procesos vivos. La forma en que un animal obtiene el combustible adecuado de su alimento para proporcionar esta energía es fundamental para comprender la nutrición y el metabolismo normales. Muerte de inanición ocurre cuando las reservas de energía disponibles se agotan y ciertas formas de desnutrición están asociadas con un desequilibrio energético (marasmo). Las hormonas tiroideas controlan la tasa de liberación de energía (tasa metabólica) y la enfermedad se produce cuando no funcionan correctamente. El exceso de almacenamiento de excedentes de energía provoca obesidad, una enfermedad cada vez más común de la sociedad occidental, que predispone a muchas enfermedades, incluidas las enfermedades cardiovasculares y la diabetes mellitus tipo 2, y reduce la esperanza de vida.

LA ENERGÍA LIBRE ES LA ENERGÍA ÚTIL EN UN SISTEMA

El cambio de Gibbs en energía libre (AG) es la parte del cambio total de energía en un sistema que está disponible para realizar trabajo y mdashie, la energía útil, también conocida como potencial químico.

Los sistemas biológicos se ajustan a las leyes generales de termodinámica

La primera ley de la termodinámica establece que la energía total de un sistema, incluido su entorno, permanece constante. Implica que dentro del sistema total, la energía no se pierde ni se gana durante ningún cambio. Sin embargo, la energía puede transferirse de una parte del sistema a otra o puede transformarse en otra forma de energía. En los sistemas vivos, la energía química puede transformarse en calor o en energía eléctrica, radiante o mecánica.

La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía total de un sistema debe aumentar si un proceso va a ocurrir espontáneamente. Entropía es el grado de desorden o aleatoriedad del sistema y se vuelve máximo a medida que se acerca al equilibrio. En condiciones de temperatura y presión constantes, la relación entre el cambio de energía libre (& DeltaGRAMO) de un sistema de reacción y el cambio en la entropía (& DeltaS) se expresa mediante la siguiente ecuación, que combina las dos leyes de la termodinámica:

donde & DeltaH es el cambio en entalpía (calor y T es la temperatura absoluta.

En reacciones bioquímicas, desde & DeltaH es aproximadamente igual a & Deltami, el cambio total en la energía interna de la reacción, la relación anterior se puede expresar de la siguiente manera:

If y DeltaGRAMO es negativa, la reacción procede espontáneamente con pérdida de energía libre, es decir, es exergónico. Si, además, & DeltaGRAMO es de gran magnitud, la reacción prácticamente se completa y es esencialmente irreversible. Por otro lado, if & DeltaGRAMO es positiva, la reaccin procede slo si se puede obtener energa libre, es decir, es endergónico. Si, además, la magnitud de & DeltaGRAMO es excelente, el sistema es estable, con poca o ninguna tendencia a que ocurra una reacción. If y DeltaGRAMO es cero, el sistema está en equilibrio y no se produce ningún cambio neto.

Cuando los reactivos están presentes en concentraciones de 1.0 mol / L, & DeltaGRAMO 0 es el cambio estándar de energía libre. Para las reacciones bioquímicas, un estado estándar se define como un pH de 7,0. El cambio de energía libre estándar en este estado estándar se indica con & DeltaGRAMO 0 ’.

El cambio de energía libre estándar se puede calcular a partir de la constante de equilibrio Keq.

dónde R es la constante del gas y T es la temperatura absolutaCapítulo 8). Es importante tener en cuenta que el & DeltaGRAMO puede ser mayor o menor que & DeltaG 0 ’ dependiendo de las concentraciones de los diversos reactivos, incluido el disolvente, varios iones y proteínas.

En un sistema bioquímico, una enzima solo acelera el logro del equilibrio, nunca altera las concentraciones finales de los reactivos en equilibrio.

PROCESOS ENDERGÓNICOS PROCEDEN POR ACOPLAMIENTO A PROCESOS EXERGÓNICOS

Los procesos vitales y mdasheg, reacciones sintéticas, contracción muscular, conducción de impulsos nerviosos y transporte activo, obtienen energía por enlace químico, o acoplamiento, a reacciones oxidativas. En su forma más simple, este tipo de acoplamiento se puede representar como se muestra en Figura 11-1. La conversión del metabolito A en metabolito B ocurre con la liberación de energía libre y se acopla a otra reacción en la que se requiere energía libre para convertir el metabolito C en el metabolito D. Los términos exergónico y endergónico, en lugar de los términos químicos normales "exotérmico" y "endotérmico", se utilizan para indicar que un proceso se acompaña de pérdida o ganancia, respectivamente, de energía libre en cualquier forma, no necesariamente como calor. En la práctica, un proceso endergónico no puede existir de forma independiente, sino que debe ser un componente de un sistema exergónico-endergónico acoplado donde el cambio neto general es exergónico. Las reacciones exergónicas se denominan catabolismo (generalmente, la descomposición u oxidación de moléculas de combustible), mientras que las reacciones sintéticas que acumulan sustancias se denominan anabolismo. Los procesos catabólicos y anabólicos combinados constituyen metabolismo.

FIGURA 11-1 Acoplamiento de una reacción exergónica a una endergónica.

Si la reacción que se muestra en Figura 11-1 es ir de izquierda a derecha, entonces el proceso general debe ir acompañado de una pérdida de energía libre en forma de calor. Se podría considerar un posible mecanismo de acoplamiento si un intermedio obligatorio común (I) participara en ambas reacciones, es decir,

Algunas reacciones exergónicas y endergónicas en sistemas biológicos se acoplan de esta manera. Este tipo de sistema tiene un mecanismo incorporado para el control biológico de la tasa de procesos oxidativos, ya que el intermedio obligatorio común permite que la tasa de utilización del producto de la ruta sintética (D) determine por acción de masa la tasa a la que A es oxidado. De hecho, estas relaciones proporcionan una base para el concepto de control respiratorio, el proceso que evita que un organismo se queme sin control. Una extensión del concepto de acoplamiento es proporcionada por reacciones de deshidrogenación, que son acopladas a hidrogenaciones por un portador intermedio. (Figura 11-2).

FIGURA 11-2 Acoplamiento de reacciones de deshidrogenación e hidrogenación por un portador intermedio.

Un método alternativo de acoplar un exergónico a un proceso endergónico es sintetizar un compuesto de alto potencial energético en la reacción exergónica e incorporar este nuevo compuesto en la reacción endergónica, efectuando así una transferencia de energía libre de la vía exergónica a la endergónica. (Figura 11-3). La ventaja biológica de este mecanismo es que el compuesto de alta energía potencial,

/>, a diferencia de I en el sistema anterior, no necesita estar relacionado estructuralmente con A, B, C o D, lo que permite que /> sirva como un transductor de energía desde una amplia gama de reacciones exergónicas hasta una gama igualmente amplia de reacciones endergónicas. o procesos, como biosíntesis, contracción muscular, excitación nerviosa y transporte activo. En la célula viva, el principal compuesto intermedio o portador de alta energía (designado

en Figura 11-3) es trifosfato de adenosina (ATP) (Figura 11-4).

FIGURA 11-3 Transferencia de energía libre de una reacción exergónica a una endergónica a través de un compuesto intermedio de alta energía (

).

FIGURA 11-4 El trifosfato de adenosina (ATP) y el difosfato de adenosina se muestran como complejos de magnesio.

LOS FOSFATOS DE ALTA ENERGÍA JUEGAN UN PAPEL CENTRAL EN LA CAPTURA Y TRANSFERENCIA DE ENERGÍA

Para mantener los procesos vivos, todos los organismos deben obtener suministros de energía gratuita de su entorno. Autótrofo Los organismos utilizan procesos exergónicos simples, por ejemplo, la energía de la luz solar (plantas verdes), la reacción Fe 2+ y rarrFe 3+ (algunas bacterias). Por otra parte, heterotrófico Los organismos obtienen energía libre acoplando su metabolismo a la descomposición de moléculas orgánicas complejas en su entorno. En todos estos organismos, el ATP juega un papel central en la transferencia de energía libre de los procesos exergónicos a los endergónicos (Figura 11-3). El ATP es un nucleósido trifosfato que contiene adenina, ribosa y tres grupos fosfato. En sus reacciones en la célula, funciona como el complejo Mg 2+ (Figura 11-4).

La importancia de los fosfatos en el metabolismo intermedio se hizo evidente con el descubrimiento del papel del ATP, difosfato de adenosina (ADP) (Figura 11-4) y fosfato inorgánico (PI) en la glucólisis (Capítulo 18).

El valor intermedio de la energía libre de hidrólisis del ATP tiene una importancia bioenergética importante

La energía libre estándar de hidrólisis de una serie de fosfatos importantes bioquímicamente se muestra en Tabla 11-1. Se puede obtener una estimación de la tendencia comparativa de cada uno de los grupos fosfato a transferirse a un aceptor adecuado a partir de & DeltaGRAMO 0 'de hidrólisis a 37 ° C. El valor de la hidrólisis del fosfato terminal de ATP divide la lista en dos grupos. Fosfatos de baja energía, ejemplificado por los ésteres fosfatos que se encuentran en los intermedios de la glucólisis, tienen GRAMO 0 'valores más pequeños que el de ATP, mientras que en fosfatos de alta energía el valor es superior al de ATP. Los componentes de este último grupo, incluido el ATP, suelen ser anhídridos (p. Ej., El 1-fosfato del 1,3-bisfosfoglicerato), enolfosfatos (p. Ej., Fosfoenolpiruvato) y fosfoguanidinas (p. Ej., Fosfato de creatina, fosfato de arginina).

CUADRO 11-1 Energía libre estándar de hidrólisis de algunos organofosforados de importancia bioquímica

indica que el grupo unido al enlace, al transferirse a un aceptor apropiado, da como resultado la transferencia de la mayor cantidad de energía libre. Por esta razón, el término potencial de transferencia de grupo, en lugar de "enlace de alta energía", es el preferido por algunos. Por lo tanto, el ATP contiene dos grupos fosfato de alta energía y el ADP contiene uno, mientras que el fosfato en el AMP (monofosfato de adenosina) es del tipo de baja energía ya que es un enlace éster normal. (Figura 11-5).

FIGURA 11-5 Estructura de ATP, ADP y AMP que muestra la posición y el número de fosfatos de alta energía (

).

La posición intermedia del ATP le permite jugar un papel importante en la transferencia de energía. El alto cambio de energía libre en la hidrólisis del ATP se debe al alivio de la repulsión de carga de los átomos de oxígeno adyacentes cargados negativamente y a la estabilización de los productos de reacción, especialmente el fosfato, como híbridos de resonancia. (Figura 11-6). Otros "compuestos de alta energía" son los ésteres de tiol que involucran coenzima A (p. Ej., Acetil-CoA), proteína transportadora de acilo, ésteres de aminoácidos involucrados en la síntesis de proteínas, S adenosilmetionina (metionina activa), UDPGlc (uridina difosfato de glucosa) y PRPP ( 5-fosforribosil-1-pirofosfato).

FIGURA 11-6 El cambio de energía libre en la hidrólisis de ATP a ADP.

LOS FOSFATOS DE ALTA ENERGÍA ACTÚAN COMO LA "MONEDA ENERGÉTICA" DE LA CÉLULA

El ATP puede actuar como donante de fosfato de alta energía para formar los compuestos debajo de él en Tabla 11-1. Asimismo, con las enzimas necesarias, el ADP puede aceptar fosfato de alta energía para formar ATP a partir de los compuestos por encima del ATP en la tabla. En efecto, un Ciclo ATP / ADP conecta aquellos procesos que generan

a aquellos procesos que utilizan

(Figura 11-7), continuamente consumiendo y regenerando ATP. Esto ocurre a un ritmo muy rápido ya que la reserva total de ATP / ADP es extremadamente pequeña y suficiente para mantener un tejido activo durante solo unos segundos.

FIGURA 11-7 Papel del ciclo ATP / ADP en la transferencia de fosfato de alta energía.

Hay tres fuentes principales de

tomar parte en conservación de energía o captura de energía:

1. Fosforilación oxidativa. La mayor fuente cuantitativa de

en organismos aeróbicos. La energía libre proviene de la oxidación de la cadena respiratoria utilizando O molecular2 dentro de las mitocondriasCapítulo 12).

2. Glucólisis. Una formación neta de dos

resulta de la formación de lactato a partir de una molécula de glucosa, generado en dos reacciones catalizadas por fosfoglicerato quinasa y piruvato quinasa, respectivamente (Figura 18-2).

3. El ciclo del ácido cítrico. Uno

se genera directamente en el ciclo en el paso de succinato tioquinasa (Figura 17-3).

Fosfágenos actúan como formas de almacenamiento de fosfato de alta energía e incluyen el fosfato de creatina, que se encuentra en el músculo esquelético, el corazón, los espermatozoides y el cerebro de los vertebrados, y el fosfato de arginina, que se encuentra en el músculo invertebrado. Cuando el ATP se utiliza rápidamente como fuente de energía para la contracción muscular, los fosfágenos permiten mantener sus concentraciones, pero cuando la relación ATP / ADP es alta, su concentración puede aumentar para actuar como un depósito de fosfato de alta energía. (Figura 11-8).

FIGURA 11-8 Transferencia de fosfato de alta energía entre ATP y creatina.

Cuando el ATP actúa como donante de fosfato para formar aquellos compuestos de menor energía libre de hidrólisis (Tabla 11-1), el grupo fosfato se convierte invariablemente en uno de baja energía, p. ej.

El ATP permite el acoplamiento de reacciones termodinámicamente desfavorables a favorables

La fosforilación de glucosa a glucosa 6-fosfato, la primera reacción de la glucólisis (Figura 18-2), es altamente endergónico y no puede proceder en condiciones fisiológicas:

Para que tenga lugar, la reacción debe ir acompañada de otra reacción más exergónica, como la hidrólisis del fosfato terminal de ATP.

Cuando (1) y (2) se acoplan en una reacción catalizada por la hexoquinasa, la fosforilación de la glucosa se produce fácilmente en una reacción altamente exergónica que, en condiciones fisiológicas, es irreversible. Muchas reacciones de "activación" siguen este patrón.

La adenilil quinasa (mioquinasa) interconvierte nucleótidos de adenina

Esta enzima está presente en la mayoría de las células. Cataliza la siguiente reacción:

1. Fosfato de alta energía en ADP para ser utilizado en la síntesis de ATP.

2. AMP, formado como consecuencia de varias reacciones de activación que involucran ATP, para ser recuperado por refosforilación a ADP.

3. AMP aumenta su concentración cuando el ATP se agota y actúa como una señal metabólica (alostérica) para aumentar la tasa de reacciones catabólicas, que a su vez conducen a la generación de más ATP (Capítulo 20).

Cuando el ATP forma AMP, el pirofosfato inorgánico (PPI) Es producido

El ATP también se puede hidrolizar directamente a AMP, con la liberación de PP.I. (Tabla 11-1). Esto ocurre, por ejemplo, en la activación de ácidos grasos de cadena larga (Capítulo 22).

Esta reacción va acompañada de una pérdida de energía libre en forma de calor, lo que asegura que la reacción de activación se desplazará hacia la derecha y se verá favorecida por la división hidrolítica del PP.I, catalizado por pirofosfatasa inorgánica, una reacción que en sí misma tiene un gran & DeltaGRAMO 0 'de -19,2 kJ / mol. Tenga en cuenta que las activaciones a través de la vía del pirofosfato dan como resultado la pérdida de dos

en lugar de uno, como ocurre cuando ADP y PI están formados.

Una combinación de las reacciones anteriores hace posible que el fosfato se recicle y los nucleótidos de adenina se intercambien (Figura 11-9).

FIGURA 11-9 Ciclos de fosfato e intercambio de nucleótidos de adenina.

Otros nucleósidos trifosfatos participan en la transferencia de fosfato de alta energía

Por medio de la enzima nucleósido difosfato quinasa, UTP, GTP y CTP se pueden sintetizar a partir de sus difosfatos, por ejemplo, UDP reacciona con ATP para formar UTP.

Todos estos trifosfatos participan en las fosforilaciones de la célula. De manera similar, las nucleósido monofosfato quinasas específicas catalizan la formación de nucleósido difosfato a partir de los correspondientes monofosfatos.

Por tanto, la adenilil quinasa es una monofosfato quinasa especializada.

Los sistemas biológicos utilizan energía química para impulsar los procesos vivos.

Las reacciones exergónicas ocurren espontáneamente con pérdida de energía libre (& DeltaGRAMO es negativo). Las reacciones endergónicas requieren la ganancia de energía libre (& DeltaGRAMO es positivo) y ocurren solo cuando se acopla a reacciones exergónicas.

El ATP actúa como la "moneda de energía" de la célula, transfiriendo la energía libre derivada de sustancias de mayor potencial energético a las de menor potencial energético.

de Meis L: El concepto de compuestos de fosfato ricos en energía: agua, ATPasas de transporte y energía de entropía. Arch Biochem Biophys 1993306: 287.

Frey PA, Arabshahi A: Cambio estándar de energía libre para la hidrólisis del puente alfa, beta-fosfoanhídrido en ATP. Biochemistry 199534: 11307.

Harold FM: La fuerza vital: un estudio de bioenergética. Freeman, 1986.

Harris DA: Bioenergética de un vistazo: una introducción ilustrada. Publicación Blackwell, 1995.

Haynie D: Termodinámica biológica. Prensa de la Universidad de Cambridge, 2008.

Jencks WP: Energías libres de hidrólisis y descarboxilación. En: Manual de Bioquímica y Biología Molecular, Volúmen 1. Datos físicos y químicos. Fasman GD (editor). CRC Press, 1976: 296-304.

Klotz IM: Introducción a la Energética Biomolecular. Prensa académica, 1986.

Nicholls D, Ferguson F: Bioenergética. Elsevier, 2003.

Si usted es el propietario de los derechos de autor de cualquier material contenido en nuestro sitio y tiene la intención de eliminarlo, comuníquese con el administrador de nuestro sitio para su aprobación.


Modificación de proteínas por metabolitos reactivos del etanol: estructura del aducto, consecuencias funcionales y patológicas

Aductos de 5-desoxi-D-xilulosa-1-fosfato (DXP)

Meyerhof demostró por primera vez la formación de DXP a partir de acetaldehído y fructosa-1,6-bisfosfato. et al. (1936) utilizando extractos de músculo para catalizar la reacción. Se creía que estaban implicadas las enzimas glucolíticas aldolasa y triosa isomerasa. Estas enzimas se encuentran en prácticamente todos los tipos de células, lo que sugiere que la mayoría de las células pueden sintetizar DXP si hay acetaldehído disponible. La evidencia de la formación de DXP en el hígado provino de estudios de Hoberman que mostraron que extractos de hígados perfundidos en el lugar con [3 H] acetaldehído contenía una pequeña cantidad de un compuesto marcado radiactivamente no volátil, que contiene fosfato, altamente ácido. Hoberman especuló que este compuesto era DXP formado por la acción de la aldolasa sobre acetaldehído y fosfato de dihidroxiacetona y lo confirmó mediante comparación cromatográfica con DXP sintetizado químicamente. Hoberman caracterizó además la síntesis de DXP utilizando eritrocitos, células que se someten activamente a la glucólisis para proporcionar fosfato de dihidroxiacetona en un sistema sin complicaciones por las influencias reguladoras de la respiración mitocondrial (Hoberman, 1979). a). Estudios posteriores demostraron que la DXP podía reaccionar con la hemoglobina para formar un aducto estable a la precipitación repetida por el ácido tricloroacético (Hoberman, 1979 B). Es probable que este aducto se forme mediante una serie de reacciones similares a las de la glicación no enzimática. Inicialmente, la DXP probablemente forma una base de Schiff en un grupo amino que luego sufre el reordenamiento de Amadori para finalmente producir un aducto de cetoamina (Fig. 6). El producto contiene un grupo α-hidroxicetona que puede reaccionar con otro grupo amino de manera similar y podría causar reticulación si el segundo grupo amino estuviera en un péptido diferente. Aparte de la in vitro estudio que muestra que la DXP reacciona con la hemoglobina para producir modificaciones covalentes, no hay evidencia que demuestre que se formen aductos similares en vivo.

Figura 6. Un esquema potencial para la formación de aductos por DXP.


Conferencia sobre el ecosistema marino de Salish

El estuario del río Fraser es un eslabón importante en una cadena de hábitats costeros del Pacífico que sustentan aves acuáticas migratorias e invernales, y muchas aves convergen aquí durante los viajes hacia el norte y el sur. Entre 800.000 y 2,3 millones de aves acuáticas utilizan el estuario de septiembre a abril, incluidas poblaciones significativas de wigeon americano, ánade real, pintail del norte, surf scoter, snow goose y brant. Las aves acuáticas utilizan principalmente tierras agrícolas, humedales de agua dulce y salobre, y hábitats intermareales como los pastos marinos, todos los cuales continúan perdiéndose o degradándose por el crecimiento de la población y la expansión urbana. Usamos un modelo bioenergético (TRUEMET) para vincular explícitamente los objetivos de la población de aves acuáticas con los objetivos del hábitat para la conservación de las tierras agrícolas. TRUEMET indica si existe un excedente o un déficit de hábitat para un nivel de población determinado. Combinamos cinco de las especies más abundantes en dos gremios de forrajeo: los "pastores" incluían el wigeon americano y el ganso de las nieves, y los "aficionados" incluían el ánade real, el ánade rabudo y la cerceta de alas verdes. Evaluamos las condiciones a partir de 2009 y probamos una variedad de escenarios que involucran cambios en la disponibilidad de hábitat, incluidas las pérdidas futuras de hábitats agrícolas o intermareales. Los resultados del modelo indicaron que los pastores experimentaron un exceso de energía durante la temporada de no reproducción, pero se predijo que esto se convertiría en un déficit a mediados del invierno dentro de los 20 años en escenarios probables. Para los aficionados, la demanda superó la oferta en diciembre y la situación solo empeoró en escenarios futuros. Asegurar su presencia continua en los niveles actuales frente a los crecientes factores estresantes del desarrollo requerirá una estrategia de conservación multifacética tanto para la conservación intermareal como para la conservación de las tierras agrícolas. Establecimos un objetivo de hábitat de alimentación conservador del 50% de las necesidades energéticas de las aves acuáticas en tierras agrícolas durante los períodos de migración e invernada, lo que equivale a 15.000 x10 ^ 6 kcal de energía. Desde la perspectiva del programa de hábitat, esto requerirá proteger las tierras agrícolas y fomentar el cultivo de forrajes verdes en el paisaje más amplio.

Título de la sesión

Monitoreo de aves playeras en el mar de Salish

Palabras clave

Aves acuáticas, Bioenergética, TruMet, Ducks Unlimited Canadá

Pista de conferencia

SSE7: Monitoreo: especies y hábitats

Nombre de la conferencia

Conferencia sobre el ecosistema marino de Salish (2018: Seattle, Washington)

Tipo de Documento

Identificador SSEC

Fecha de inicio

Fecha final

Tipo de presentación

Género / Forma

presentaciones (eventos comunicativos)

Repositorio contribuyente

Contenido digital disponible por University Archives, Heritage Resources, Western Libraries, Western Washington University.

Sujetos - Temas (LCSH)

Aves acuáticas - Migración - Factores climáticos - Columbia Británica - Aves acuáticas del río Fraser - Hábitat - Conservación - Columbia Británica - Río Fraser

Cobertura geográfica

Río Fraser (B.C.) Mar Salish (B.C. y Wash.)

Derechos

Este recurso se muestra solo con fines educativos y puede estar sujeto a las leyes de derechos de autor internacionales y de EE. UU. Para obtener más información sobre los derechos u obtener copias de este recurso, comuníquese con University Archives, Heritage Resources, Western Libraries, Western Washington University, Bellingham, WA 98225-9103, EE. UU. (360-650-7534 [email protected]) y consulte el nombre y el identificador de la colección. Cualquier material citado debe atribuirse a los registros de conferencias del ecosistema marino de Salish, archivos universitarios, recursos patrimoniales, bibliotecas occidentales, Universidad de Western Washington.

Idioma

Formato

Incluido en

Cuota

Uso de un modelo bioenergético para establecer objetivos de hábitat de aves acuáticas para el delta del río Fraser

El estuario del río Fraser es un eslabón importante en una cadena de hábitats costeros del Pacífico que sustentan aves acuáticas migratorias e invernales, y muchas aves convergen aquí durante los viajes hacia el norte y el sur. Entre 800.000 y 2,3 millones de aves acuáticas utilizan el estuario de septiembre a abril, incluidas poblaciones significativas de wigeon americano, ánade real, pintail del norte, surf scoter, snow goose y brant. Las aves acuáticas utilizan principalmente tierras agrícolas, humedales de agua dulce y salobre, y hábitats intermareales como los lechos de pastos marinos, todos los cuales continúan perdiéndose o degradándose por el crecimiento de la población y la expansión urbana. Usamos un modelo bioenergético (TRUEMET) para vincular explícitamente los objetivos de la población de aves acuáticas con los objetivos del hábitat para la conservación de las tierras agrícolas. TRUEMET indica si existe un excedente o un déficit de hábitat para un nivel de población determinado. Combinamos cinco de las especies más abundantes en dos gremios de forrajeo: los "pastores" incluían el wigeón americano y el ganso de las nieves, y los "aficionados" incluían el ánade real, el ánade rabudo y la cerceta de alas verdes. Evaluamos las condiciones a partir de 2009 y probamos una variedad de escenarios que involucran cambios en la disponibilidad de hábitat, incluidas las pérdidas futuras de hábitats agrícolas o intermareales. Los resultados del modelo indicaron que los pastores experimentaron un exceso de energía durante la temporada no reproductiva, pero se predijo que esto se convertiría en un déficit a mediados del invierno dentro de los 20 años en escenarios probables. Para los aficionados, la demanda superó la oferta en diciembre y la situación solo empeoró en escenarios futuros. Asegurar su presencia continua en los niveles actuales frente a los crecientes factores estresantes del desarrollo requerirá una estrategia de conservación multifacética tanto para la conservación intermareal como para la conservación de las tierras agrícolas. Establecimos un objetivo de hábitat de alimentación conservador del 50% de las necesidades energéticas de las aves acuáticas en tierras agrícolas durante los períodos de migración e invernada, lo que equivale a 15.000 x10 ^ 6 kcal de energía. Desde la perspectiva del programa de hábitat, esto requerirá proteger las tierras agrícolas y fomentar el cultivo de forrajes verdes en el paisaje más amplio.


Una revisión completa de la bioenergética del metabolismo de los ácidos grasos y la glucosa en el corazón sano y con problemas en una condición no diabética.

La función del corazón se define por su capacidad para entregar un gasto cardíaco adecuado para satisfacer las necesidades del cuerpo tanto en reposo como con esfuerzo. Para cumplir esta función, el corazón demuestra una capacidad impresionante para regular estrictamente la generación y el consumo de energía. La producción y transferencia de energía dentro de los miocitos cardíacos se basa principalmente en el proceso de fosforilación oxidativa. En el corazón que falla, existe un desequilibrio entre el trabajo del sistema cardíaco y la energía requerida para generar este trabajo. Esta presencia de este desajuste ha dado lugar al concepto conocido como teoría del hambre de energía. Este concepto encapsula observaciones como el consumo de sustrato perturbado, la transferencia e ingestión de energía insuficientes, la disponibilidad reducida de sustrato y oxígeno y la producción de energía disminuida en el corazón defectuoso. La energía celular disponible disminuida puede resultar además de una reducción en la biosíntesis de las mitocondrias y su síntesis de proteínas y del desorden arquitectónico celular global. En esencia, la teoría de la falta de energía postula que la función de la bomba cardíaca disminuye debido a una reducción en la disponibilidad de oxígeno y sustrato y, por lo tanto, conduce a una falta total de energía sistémica en el cuerpo. Este novedoso marco cognitivo ha llevado a fomentar nuevas direcciones en un "enfoque terapéutico metabólico" para el corazón enfermo.

Esta es una vista previa del contenido de la suscripción, acceda a través de su institución.


Discusión

Los patrones de dimorfismo sexual en lucioperca y perca amarilla fueron muy similares, lo que sugiere que fuerzas evolutivas comparables y / o limitaciones pueden estar actuando sobre las historias de vida de estos dos peces estrechamente relacionados. Esto es digno de mención, dado que las diferencias ecológicas entre las especies de lucioperca son principalmente piscívoras y, en promedio, viven el doble de tiempo que las percas, que son típicamente benthívoras / zooplanctívoras. Esta similitud en el dimorfismo sexual entre especies sugiere que las diferencias bioenergéticas entre la perca amarilla macho y hembra descritas aquí probablemente también se apliquen a los leucomas, y quizás a otras especies que demuestran historias de vida similares (Roff 1983).

Nuestros resultados no apoyan una hipótesis anterior (Henderson et al. 2003) que la reducción de la eficiencia del crecimiento de los machos se debe a una mayor actividad asociada con la reproducción. Considerando únicamente las características de crecimiento, se podría concluir que los machos invierten más en la reproducción en comparación con las hembras porque las estimaciones de los machos gramo-los valores fueron 1 · 2–1 · 3 veces más altos que los observados en las mujeres. Para lucioperca y perca amarilla (así como otras especies de peces), se ha demostrado que las estimaciones de hembras gramo basados ​​en el modelo de crecimiento bifásico están correlacionados con (y aproximadamente iguales a) el índice gonadosomático femenino (Shuter et al. 2005). Debido a que la producción de gónadas es un costo energético importante de reproducción en las hembras, las estimaciones de las hembras gramo parecen proporcionar una buena medida de inversión reproductiva. Una extensión lógica de este argumento es que las estimaciones basadas en el crecimiento de los hombres gramo reflejan los costos reproductivos de los machos. Por tanto, se podría concluir que los machos alcanzan un tamaño asintótico menor porque las pérdidas energéticas asociadas con la reproducción son mayores para los machos que para las hembras. Si este fuera el caso, entonces un análisis bioenergético debería revelar una mayor actividad metabólica en los machos post-maduración. Esto no fue respaldado por nuestro estudio. Los resultados bioenergéticos de la perca amarilla indican que las diferencias relacionadas con el sexo en la tasa de crecimiento se deben a una menor adquisición y asimilación de energía en los machos en relación con las hembras al inicio de la madurez. La reducción de la tasa de crecimiento de los machos en la perca amarilla sexualmente madura y los leucomas no puede explicarse mediante una hipótesis de actividad (es decir, machos más activos) porque las estimaciones de los costos metabólicos totales de los machos fueron más bajas que en las hembras.

Nuestra observación de la disminución del consumo y la actividad metabólica en los machos de perca es consistente con la hipótesis de Roff (1983) de que el tamaño más pequeño de los machos en los teleósteos en relación con las hembras (en ausencia de comportamiento territorial o cuidado de los padres) es una respuesta selectiva para aumentar la supervivencia al reducir la actividad de alimentación. , asumiendo que una mayor actividad conlleva un mayor riesgo de depredación. Una aplicación anterior del modelo de balance de masa de mercurio también informó una mayor actividad en mujeres Esox lucius (Trudel et al. 2000). La diferencia no fue significativamente mayor que en los hombres, pero se basó en una muestra relativamente pequeña de poblaciones. De manera similar, una aplicación de un modelo 137 Cs también informó una mayor actividad en mujeres E. lucius y Salvelinus namaycush basado en un número pequeño (de una a tres) de observaciones (Rowan y Rasmussen 1996). Otro estudio que examinó las concentraciones de mercurio entre géneros en cuatro especies de peces centrarquídeas concluyó que las tasas de alimentación de los machos disminuyeron en relación con las de las hembras al inicio de la madurez (Nicoletto y Hendricks 1988). Nuestros hallazgos también pueden aplicarse de manera más general a especies donde el sexo más pequeño (macho o hembra) muestra una actividad y búsqueda de alimento reducidas. Por ejemplo, macho más grande Anax junius (damselflies) were found to be more active than smaller females during foraging trials ( Fuselier et al. 2007 ).

However, the hypothesis presented by Henderson et al. (2003 ) is not without support in the literature. Reproductively active male gerrids (hemipteran water striders) exhibited greater activity than immatures or mature females, but were also the poorest foragers ( Blanckenhorn & Perner 1996 ). Also, female Coenagrion puella (damselflies) were less active than males in the presence of food and predators, and emerged at larger sizes ( Mikolajewski et al. 2005 ). Given literature support for both the reduced foraging hypothesis ( Roff 1983 ) and the increased activity hypothesis ( Henderson et al. 2003 ), feeding and activity budgets should be considered together when attempting to explain proximate mechanisms of SSD.

Our results indicate that the onset of sexual maturity plays a major role in generating SSD in percids. Bioenergetic differences between male and female yellow perch were obvious only after the onset of maturity, when many organisms experience changes in endocrine activity. Laboratory experiments by Malison et al. (1985 , 1988 ) demonstrated that consumption and FCE differences between male and female yellow perch probably result from differential hormonal effects on males and females at the onset of maturation. In yellow perch, ovarian oestrogens stimulated and testicular androgens inhibited growth ( Malison et al. 1985 ). However, the effect was observed only in larger juveniles, suggesting that the action of these hormones would manifest in fish where a certain maturational status had been achieved. Growth and consumption of larger juvenile male and female yellow perch fed ad libitum both increased when individuals were exposed to oestrogens ( Malison et al. 1988 ). Consistent with our bioenergetic results, Malison et al. (1988 ) observed faster female growth, higher consumption and higher FCE relative to males regardless of oestrogen exposure level. Analogous negative effects of androgens on consumption and FCE have been documented in juvenile Eurasian perch (P. fluviatilis Mandiki et al. 2004 Mandiki et al. 2005 ), where consumption rates increased in females exposed to oestrogens and decreased in males exposed to androgens. The action of both these hormones (positive effect of oestrogens on female growth, negative effects of androgens on male growth) and the dependence of hormone action on perch developmental stage corresponds with our observed onset of SSD in yellow perch and walleye at sexual maturation. Hormonal activity has also been tied to changes in maturation status, SSD and metabolic rate in other taxonomic groups ( Cox et al. 2005 John-Alder, Cox & Taylor 2007 Wudy, Hartman & Remer 2007 ).

Bioenergetic submodels of consumption and respiration were parameterized originally under the assumption that males and females have comparable physiology ( Kitchell et al. 1977 ), and potential gender differences in these submodels have not been evaluated. Although published accounts show that standard metabolism and assimilation efficiencies can differ between males and females ( Shillington 2005 Valle et al. 2005 ), sufficient data are currently lacking to parameterize accurately gender-based submodels for consumption and metabolism in percids. However, our analysis best reflects the evaluation of gender differences between male and female fish given the manner in which these submodels were parameterized, as we examined residual differences of bioenergetic patterns from the common slope (across both sexes) with body weight. Clearly, this work calls for investigations into the dependence of bioenergetic and contaminant allometries on gender. In the absence of this information, our findings suggest that investigators use caution in interpreting bioenergetic results from models applied to both males and females in the absence of information regarding population sex ratio.

One aspect of our bioenergetic analysis that remains difficult to resolve is that relative differences in FCE residuals between males and females are greater than would be expected by the male–female differences in bioenergetic residuals of loss terms. Total metabolism, egestion and excretion residuals were all higher in females than in males, after controlling for body size and temperature differences among sexes and lakes, which seems inconsistent with the greater observed growth per unit energy consumed in females. The reason for this apparent discrepancy is not clear however, it suggests further that conventional mercury accumulation or bioenergetics models may be incapable of accurately modelling gender differences, as these models do not reflect potential physiological differences between sexes (e.g. Malison et al. 1985 , 1988 Mandiki et al. 2004 , 2005 ). Gender differences in assimilation could explain some of the discrepancy outlined above if the assimilation of energy (and/or Hg) from diet is higher in males under the influence of hormones associated with the onset of maturity (e.g. Valle et al. 2005 ), then consumption estimates for males would be overestimated. A reduction in male consumption estimates would reduce the observed difference in FCE residuals between male and female perch and help to resolve this apparent discrepancy. Similarly, if standard metabolic rates (i.e. weight exponent of standard metabolism) were higher in males than in females (e.g. Shillington 2005 ), total metabolic costs of males in this study might be underestimated. Another possibility is that females are experiencing compensatory growth as a response to more variable intake relative to males. Fish undergoing compensatory growth due to variable intake have higher growth efficiencies and/or assimilation than those with constant intake ( Skalski et al. 2005 ). Also, bioenergetics models applied to fish exposed to variable intake have underestimated consumption ( Whitledge et al. 1998 ). However, it is not clear why female perch might demonstrate more variable intake patterns than males.

In summary, our study provides a test of two competing hypotheses for the explanation of female-biased SSD in two species of fish, and highlights the importance of measuring both consumption and activity costs in evaluating proximate mechanisms for SSD. Our study and the literature reviewed here suggests that sex-specific bioenergetics models are warranted. Further, we provide a detailed comparison of SSD in yellow perch and walleye, and demonstrate important similarities between these species that transcend the trophic differences that separate them.


Referencias

Advanced Nutrition and Human Metabolism, 3 rd Edition. Groff JL, Gropper SS. 1999. Delmar Publishers, Inc.

Anatomy & Physiology, 4 th Edition. Thibodeau GA, Patton KT. 1999. Mosby, Inc.

Exercise Endocrinology, 2 nd Edition. Borer KT. 2003. Human Kinetics.

Illustrated Principles of Exercise Physiology, 1 st Edition. Axen K, Axen KV. 2001. Prentice Hall.

Food, Nutrition & Diet Therapy, 11 th Edition. Mahan LK, Escott-Stump S. 2004. Saunders.

Nutrition and Diagnosis-Related Care, 5 th Edition. Escott-Stump S. 2002. Lippincott Williams & Wilkins.

The Merck Manual, 17 th Edition. Beers MH, Berkow R. 1999. Merck Research Laboratories.

Forbes GB. Body fat content influences the body composition response to nutrition and exercise. Ann N Y Acad Sci 2000904:359.

Prentice A, Jebb S. Energy intake/physical activity interactions in the homeostasis of body weight regulation. Nutr Rev 200462:S98.

Rampone AJ, Reynolds PJ. Obesity: thermodynamic principles in perspective. Life Sci 198843:93.

Berthoud HR. Multiple neural systems controlling food intake and body weight. Neurosci Biobehav Rev 200226:393.

Jequier E. Leptin signaling, adiposity, and energy balance. Ann NY Acad Sci 2002967:379.

Buchholz AC, Schoeller DA. Is a calorie a calorie? Am J Clin Nutr 200479:899S.

Nutrition and the Strength Athlete. Volek, J. 2001. Chapter 2. Edited by Catherine G. Ratzin Jackson. Prensa CRC.

Essen-Gustavsson B & Tesch PA. Glycogen and triglycerides utilization in relation to muscle metabolic characteristics in men performing heavy resistance exercise. Eur J Appl Physiol 199061:5.

MacDougall JD, Ray S, McCartney N, Sale D, Lee P, Gardner S. Substrate utilization during weightlifting. Med Sci Sports Exerc 198820:S66.

Tesch PA, Colliander EB, Kaiser P. Muscle Metabolism during intense, heavy resistance exercise. Eur J Appl Physiol 198655:362.

Cori CF. The fate of sugar in the animal body. I. The rate of absorption of hexoses and pentoses from the intestinal tract. J Biol Chem 192566:691.

Nutrition for Sport and Exercise, 2nd Edition. Berning J & Steen S. Chapter 2. 1998. Aspen Publication.

Pitkanen H, Nykanen T, Knuutinen J, Lahti K, Keinanen O, Alen M, Komi P, Mero A. Free Amino Acid pool and Muscle Protein Balance after Resistance Exercise. Med Sci Sports Exerc 200335:784.

Ivy JL. Muscle glycogen synthesis before and after exercise. Sports Med 197711:6.

Chandler RM, Byrne HK, Patterson JG, Ivy JL. Dietary supplements affect the anabolic hormones after weight-training exercise. J Appl Physiol 199476:839.

Ganong WF (2001) Endocrine functions of the pancreas & regulation of carbohydrate metabolism. In: Review of Medical Physiology. New York: McGraw-Hill, pp. 322-343.

Guyton AC, Hall JE (2000) Insulin, glucagon, and diabetes mellitus. In: Textbook of Medical Physiology. Philadelphia: W. B. Saunders, pp. 884-898.

Jentjens R & Jeukendrup A. Determinants of Post-Exercise Glycogen Synthesis during short term recovery. Sports Med 200333:117.

Levenhagen DK, Gresham JD, Carlson MG, Maron DJ, Borel MJ, Flakoll PJ. Postexercise nutrient intake timing in humans is critical to recovery of leg glucose and protein homeostasis. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001280:E982.

Borsheim E, Tipton KD, Wolf SE, Wolfe RR. Essential amino acids and muscle protein recovery from resistance exercise. Am J Physiol Endocrinol Metab 2002283:E648.

Mattes RD, et al. Impact of peanuts and tree nuts on body weight and healthy weight loss in adults. J Nutr 2008138:1741S-1745S.

Berthoud HR. Multiple neural systems controlling food intake and body weight. Neurosci Biobehav Rev 200226:393-428.

Stice E, et al. Psychological and behavioral risk factors for obesity onset in adolescent girls: a prospective study. J of Consulting and Clinical Psychology 200573:195-202.

Shunk JA & Birch LL. Girls at risk for overweight at age 5 are at risk for dietary restraint, disinhibited overeating, weight concerns, and greater weight gain from 5 to 9 years. J Am Diet Assoc 2004104:1120-1126.

Tanofsky-Kraff M, et al. A prospective study of psychological predictors of body fat gain among children at high risk for adult obesity. Pediatrics 2006117:1203-1209.


Bioenergetics of bioconversions: is there a surplus of energy? - biología

Dr. Molly Roberts completed her PhD with Dr. Emily Carrington in 2019 in the Biology Department at UW. Her research involved both experimental work at FHL and fieldwork at Penn Cove Shellfish in Coupeville, WA. Prior to her time in graduate school she was a technician in the FHL Ocean Acidification Environmental Laboratory. She is now working with Dr. Sarah Gilman to predict barnacle growth at a field site at Friday Harbor using an energetics framework.

Mussels are bivalve mollusks that live in a wave-swept environment, and the ability to strongly anchor to the habitat is key to their survival. Mussels attach to surfaces by producing a network of protein-based fibers called byssal threads (Figure 1). I was interested in the cost of producing these threads, and the effect of food availability and energetics on their production. I worked with two species, Mytilus trossulus y Mytilus galloprovincialis, a native mussel species and an identical-looking cultured mussel species, both of which end up in stores and restaurants in Washington. Fig. 1: Mussels anchor themselves to their habitat by producing a network of collagen-like fibers known as byssal threads. Credit: E. Carrington.

The question that remained was: what does this loss of growth tell us about the energetic cost of producing byssal threads? I calculated the cost of thread production with a bioenergetics model using information about how much energy it takes to grow new tissue, and the relationship between growth and the number of threads made (Scope for Growth). I found that for mussels in the control group, about 10% of the energy budget was spent on byssal thread production, but that this ranged up to 50% of the energy budget for mussels whose byssal threads were severed daily. In other words, mussels being "forced" to make new threads frequently had much less energy available for growth.

Finally, I was interested in whether these ideas also held in a mussel aquaculture setting. I worked with Penn Cove Shellfish in Coupeville, WA. At this farm mussels are grown on ropes that hang vertically in the water (Figure 3). The seawater conditions at the farm provided a "natural experiment" to test whether mussels that have greater resources­ – given food availability and seawater temperature­ – produced a greater number of byssal threads. Would fluctuations in temperature and food availability over time end up affecting byssal thread production or growth? To answer this question, I used published relationships between temperature, feeding rate and respiration to calculate mussel energy surplus under different conditions, and measured growth and byssal thread production. I found that the calculated energy surplus hizo correlate with mussel growth over the two-year period, but this value was no a predictor of the quantity of byssal threads produced by mussels at the farm. Instead, mussels experiencing longer periods of low oxygen and acidic water produced fewer byssal threads.


Paper on the origin of life (abiogenesis) shows bioenergetic properties of living cells came from nothing more than rocks, water, and carbon dioxide

The author of the paper, Nick Lane, has written some great popular books on evolution. My favorite one was "Power, Sex, Suicide: Mitochondria and the Meaning of Life." A little bit of a hyped up title but overall a great description of how mitochondria most likely developed with eukaryotic cells and the impact that's had. I would highly recommend his books to anyone who's interested in these subjects.

I agree, that is a great book.

Ok, so the core argument in this paper seems to be that a) a common feature of life as we know it is the harnessing of energy in the form of ion gradients across membranes and b) these gradients can be shown to form naturally from otherwise inert materials in situations like undersea vents, therefore demonstrating that life as we know it is a kind of byproduct of energy. Am I getting that right? Any science ppl able to comment? Extremely succinct and provable origin of life hypothesis.

Yep - that's a perfect TLDR. Lets hope it's provable! Nick Lane actually has a ɻio-reactor' running in the basement of my university labs trying to test just that.

I'm not exactly a 'science person' but overall yes. However, use of ion gradients is a well established fact and has been essential to biochemistry for a long time, however the bigger question was exactly how the use of gradients came into being, which is proposed in this paper. The fact that these gradients are so complicated nowadays is what raised a lot of questions. They have essentially drawn out, "step-by-step" how these gradients could have come into being, likely derived from the non-living chemical gradients in rocks in sea floor vents. Later on, the use of a membrane transporter, a protein, that sends protons one way and sodium the other was one of the first steps in changing from simpler, proton gradients (present in lots of non-living things), to more complex, chemical gradients (like sodium ions and, later on, even more complicated transmitters).

I believe the biggest point of their paper is actually that changing from a proton pump in protocells to a sodium pump appears to be both energetically neutral (in terms of costs), and possible with the genes and proteins present.

The use of ion gradients over membranes for energy con- servation, as in chemiosmotic coupling, is as universal as the genetic code itself, yet its origins are obscure. Insofar as phylogenetics can give any indication of the deepest branches of a ‘‘tree of life,’’ autotrophic, chemiosmotic cells invariably cluster at its base (Say and Fuchs, 2010 Stetter, 2006 Maden, 1995). Although there is little doubt that the last universal common ancestor (LUCA) was chemiosmotic with a mem- brane-bound ATP synthase (Mulkidjanian et al., 2007), how proton and sodium pumping across membranes arose has rarely been addressed. The issue harbors several severe evolutionary problems, but important clues to the early evolution of energy conservation are emerging from biochemical studies of metha- nogens and acetogens that live from the reduction of CO2, using electrons from H2 (Fuchs, 2011 Kaster et al., 2011 Buckel and Thauer, 2012).

I believe that the second law of physics is that all things left alone deteriorate, or something to that effect. So for this to happen, what outside force operated on it to make it do the opposite?

EDIT: Please don't downvote the parent comment. He's asking a legitimate question that deserves an answer.

The second law of thermodynamics states that the entropy of an isolated system never decreases, because isolated systems spontaneously evolve towards thermodynamic equilibrium -- the state of maximum entropy.

The key phrase to note in relation to your question is "isolated system." The earth is not an isolated system. As someone else noted, the earth receives energy from its sun.

It is important to note that the earth is not an isolated system: it receives energy from the sun, and radiates energy back into space. The second law doesn't claim that the entropy of any part of a system increases: if it did, ice would never form and vapor would never condense, since both of those processes involve a decrease of entropy. Rather, the second law says that the total entropy of the whole system must increase. Any decrease of entropy (like the water freezing into ice cubes in your freezer) must be compensated by an increase in entropy elsewhere (the heat released into your kitchen by the refrigerator).


Gas Biological Conversions: The Potential of Syngas and Carbon Dioxide as Production Platforms

Contemporary challenges in decreasing Green House Gas emissions and finding alternative carbon and energy sources for fueling our society brought in the forefront processes based on biological conversions of gaseous substrates, such as syngas and carbon dioxide. Generation of synthesis gas or syngas (a gaseous mixture mainly of CO, H2 y compañía2 generated during thermal decomposition of carbonaceous material in the presence of limited amount of an oxidizing agent) is known since the beginning of the 17th century and discovery of Fischer–Tropsch synthetic route in the beginning of the 20th century allowed the development of various routes for chemical catalytic synthesis of fuels and chemicals from syngas. Biological processing of syngas came in the forefront much later, following important advances within Microbiology and Biochemistry disciplines. This thermo-biochemical route for production of low-value products like fuels is considered competitive and advantageous compared to the thermochemical route when small-scale installations are concerned. Production of higher value products via the carboxylate platform is also a promising, and certainly worth-investigating route. Biological conversion of syngas and valorization of CO2 via biological means, besides contributing in greening our world, come with similar product portfolio and share the same technological challenges. Therefore, the target of the current study is to provide an overview of the latest scientific advances within syngas and CO2 valorization to fuels and chemicals and industrial applications and propose a way forward taking into account contemporary challenges and needs.

Graphical Abstract

Esta es una vista previa del contenido de la suscripción, acceda a través de su institución.


Ver el vídeo: Sistema de Acuaponia Completado Paso a Paso de principio a fin (Septiembre 2022).


Comentarios:

  1. Cadhla

    Otra opción también es posible

  2. Burghere

    Te puedo decir :)

  3. Sparke

    Casi igual.

  4. Idal

    Estoy absolutamente de acuerdo con la declaración anterior

  5. Bajas

    Muchas gracias por la información, ahora lo sabré.

  6. Mesida

    Es notable, muy buen mensaje.



Escribe un mensaje