Introducción a la Virología I

Conceptos básicos . Biología de los Virus

DEFINICION: Los virus son parásitos intracelulares obligados.

CLASIFICACION: En virus que contienen ADN ó ARN, Ej: los virus del herpes tienen ADN, el polio tiene ARN. Ningún virus tiene ADN y ARN simultáneamente, en contraste con otros microorganismos.

familia viral: Viridae: Ej:. herpesviridae para los herpesvirus, y picornviridae para los poliovirus.
subfamilia: : alphaherpesvirus - como: herpes simplex I y II
genus: simplexvirus - herpes simplex I and II

Clasificación actual de los virus de importancia médica.

PROPIEDADES FISICO - QUIMICAS

	Genoma - ADN o ARN.
	Nucleocápside - son las proteínas que recubren al genoma.
	Cápside - es la cubierta proteica externa del virus.
	Membrana - es la cubierta lipídica externa, formada de la célula en la cual se replica el virus. No está presente en todos los virus. Mientras la membrana lipídica la codifica la célula , las proteínas virales (usualmente glicoproteínas) son insertadas en la membrana. Ej: hemaglutinina (HA) del virus influenza-A.
	Los virus que tienen membranas son menos estables que aquellos que no las tienen Ej: los virusherpes las tienen y los virus del polio y papilomavirus (virus de los condilomas) que no las tienen.

Estructuras de las partículas virales

Formas simples de viriones y de sus componentes. Los viriones icodaédricos (A) sin envoltura, parecen pequeños cristales, los viriones helicoidales (B) sin envoltura, parecen bastones con un patrón helicoidal fino y regular en su superficie.

Los viriones con envoltura icosaédricos (C) son nucleocápsides rodeadas por una membrana lipídica. Los viriones helicoidales (D) son nucleocápsidas helicoidales que forman una cadena sinuosa, frecuentemente ireegular dentro de la envoltura lipídica.

Para ver una imagen en 3D de la estructura del virus del polio: pulse: virus del polio

Para ver un dibujo de la partícula viral del virus HIV-1, pulse: partícula viral HIV-1

Replicación viral: pasos del ciclo vital del virus

1. Anclaje: por medio de un receptor. Este es un proceso específico. Los ejemplos de las moléculas receptoras de virus incluyen:

	CD4 sobre las células T para el virus HIV. (más el cofactor de entrada: receptores de las quimoquinas)
	ICAM sobre las células epiteliales del tracto respiratorio superior: rhinovirus (resfríado común)
	Receptores como los de las inmunoglobulinas,: virus del polio

2. Entrada: Son posibles varios mecanismos, incluyendo::

	endocitosis ( Endocitosis: transporte de partículas hacia el interior de la célula por una invaginación de la membrana celular.) mediada por receptores, Ej: Virus de la gripe y los adenovirus
	por fusión de membranas : Ej: los herpesvirus y los paramixovirus.
	traslocación a través de la membrana, Ej: los virus del polio.

3. Decapar: (Decapar: destrucción de una capa por medios físico-químicos) desencadenado por cambios del pH en los endosomas, Ej:virus de la influenza A

4. Replicación y producción de proteínas virales. La replicación viral se suele dividir en dos fases: precoz y tardía

	Las primeras proteínas que se producen, controlan la siguiente fase del ciclo de replicación., Ej: la replicación del genoma y la producción de proteínas en la fase final.
	Las proteínas que se producen al final suelen ser proteínas estructurales.

5. Ensamblaje y liberación del virus. Las partículas virales son liberadas de las células por: lisis celular ó por protrusión de yemas de la membrana celular. Ambos procesos causan la muerte celular - Se puede ver in vitro en los cultivos celulares - Es el efecto citopático (CPE)

En la imagen anterior se muestra el proceso de protrusión de un virus encapsulado (orthomyxovirus ó paramyxovirus). Las puntas representan glicoproteínas virales ( los peplómeros (peplos = envoltura ligera y muy suelta ; mero = parte ) diseñados por los genes virales), las cuales se incorporan a la membrana plasmática de la célula, reemplazando a las proteínas celulares del huésped, antes de que empiece la protrusión de las partículas virales. Las proteínas de la matriz viral (M) se pegan al segmento de la superficie interna de la membrana plasmática que contiene las glicoproteínas virales, las cuales sirven como marcadores tanto para la nucleocápsida como para estabilizar la estructura durante el ensamblaje del virus.

Efectos de la infección viral en las células

1. Muerte celular: El efecto citopático de los virus se puede observar en todo el tejido diana: Ej: virus respiratorios destruyen epitelio respiratorio y los virus del polio destruyen las células del cuerno anterior en la médula espinal casusando parálisis.
2. Escaso efecto directo: Algunos virus producen escasa muerte celular, Ej: el virus de la hepatitis B no causa daño en las células hepáticas. El daño lo produce la respuesta inmunitaria del huésped a la presencia viral.
3. Transformación celular: Los virus también pueden modifcar las células y transformarlas en células malignas, Ej:

1. 	Los virus del papiloma humano y el cáncer genital.
   	El virus de la hepatitis B y el carcinoma hepatocelular.
   	El virus de Epstein Barr (EBV) y el linfoma de Burkitt con el carcinoma nasofaríngeo.
   	El virus de la leucemia de células T (HTLV I y II) y la leucemia de células T del adulto.

Generalidades sobre el Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ácido desoxirribonucleico (frecuentemente abreviado como ADN) es un ácido nucleico que contiene instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. El papel principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información. Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estruturales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética.
Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Un polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por vagones. En el ADN, cada vagón es un nucleótido, y cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada vagón con el siguiente. Lo que distingue a un vagón (nucleótido) de otro es, entonces, la base nitrogenada, y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando sólo la secuencia de sus bases. La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena (el ordenamiento de los cuatro tipos de vagones a lo largo de todo el tren) es la que codifica la información genética: por ejemplo, una secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC... En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógeno.
Para que la información que contiene el ADN pueda ser utilizada por la maquinaria celular, debe copiarse en primer lugar en unos trenes de nucleótidos, más cortos y con unas unidades diferentes, llamados ARN. Las moléculas de ARN se copian exactamente del ADN mediante un proceso denominado transcripción. Una vez procesadas en el núcleo celular, las moléculas de ARN pueden salir al citoplasma para su utilización posterior. La información contenida en el ARN se interpreta usando el código genético, que especifica la secuencia de los aminoácidos de las proteínas, según una correspondencia de un triplete de nucleótidos (codón) para cada aminoácido. Esto es, la información genética (esencialmente: qué proteínas se van a producir en cada momento del ciclo de vida de una célula) se halla codificada en las secuencias de nucleótidos del ADN y debe traducirse para poder funcionar. Tal traducción se realiza usando el código genético a modo de diccionario. El diccionario "secuencia de nucleótido-secuencia de aminoácidos" permite el ensamblado de largas cadenas de aminoácidos (las proteínas) en el citoplasma de la célula. Por ejemplo, en el caso de la secuencia de ADN indicada antes (ATGCTAGATCGC...), la ARN polimerasa utilizaría como molde la cadena complementaria de dicha secuencia de ADN (que sería TAC-GAT-CTA-GCG-...) para transcribir una molécula de ARNm que se leería AUG-CUA-GAU-CGC-... ; el ARNm resultante, utilizando el código genético, se traduciría como la secuencia de aminoácidos metionina-leucina-ácido aspártico-arginina-...
Las secuencias de ADN que constituyen la unidad fundamental, física y funcional de la herencia se denominan genes. Cada gen contiene una parte que se transcribe a ARN y otra que se encarga de definir cuándo y dónde deben expresarse. La información contenida en los genes (genética) se emplea para generar ARN y proteínas, que son los componentes básicos de las células, los "ladrillos" que se utilizan para la construcción de los orgánulos u organelos celulares, entre otras funciones.
Dentro de las células, el ADN está organizado en estructuras llamadas cromosomas que, durante el ciclo celular, se duplican antes de que la célula se divida. Los organismos eucariotas (por ejemplo, animales, plantas, y hongos) almacenan la mayor parte de su ADN dentro del núcleo celular y una mínima parte en elementos celulares llamados mitocondrias, y en los plastos y los centros organizadores de microtúbulos o centríolos, en caso de tenerlos; los organismos procariotas (bacterias y arqueas) lo almacenan en el citoplasma de la célula, y, por último, los virus ADN lo hacen en el interior de la cápsida de naturaleza proteica. Existen multitud de proteínas, como por ejemplo las histonas y los factores de transcripción, que se unen al ADN dotándolo de una estructura tridimensional determinada y regulando su expresión. Los factores de transcripción reconocen secuencias reguladoras del ADN y especifican la pauta de transcripción de los genes. El material genético completo de una dotación cromosómica se denomina genoma y, con pequeñas variaciones, es característico de cada especie.

"Creceré y me volveré feroz"

Un caimán recién nacido en el Zoo de Río de Janeiro

Fuente: http://noticias.latam.msn.com/ar/llegaron-los-beb%C3%A9s#image=18

Qué suerte tiene este tipo

Brian Skerry es un fotógrafo de la National Geographic que arriesga su vida para captar imágenes en el fondo del océano. ¿A quién no le hubiera gustado tener un laburito así? Por lo menos a mí me habría encantado.

 Aquí algunas fotos:

Fuente de las imágenes: http://noticias.latam.msn.com/ar/fotos_bbc.aspx?cp-documentid=251438701&page=4 

Fotos de una inmunofluorescencia

La inmunofluorescencia se utiliza esencialmente en la detección de autoanticuerpos y anticuerpos contra antígenos de superficie de células y tejidos. Para ello se emplean anticuerpos preparados frente a la proteína que se desea detectar marcados con moléculas fluorescentes. Se puede ver si hubo unión del anticuerpo con el antígeno por la fluorescencia emitida, que se observa bajo microscopio de luz ultravioleta. Este procedimiento (Inmunofluorescencia directa) tiene la limitación del marcaje con un fluorocromo de cada uno de los anticuerpos necesarios para cada una de las sustancias a investigar. Para evitar esto, lo que se hace es tratar el tejido o células con antisueros anti-antígeno producidos, por ejemplo, en conejo y secundariamente anti-inmunoglobulinas marcadas con un fluorocromo (Inmunofluorescencia indirecta)

Fotos: INMUNOFLOURESCENCIA DE HIGADO DE RATA

Los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas complejas de suma importancia biológica, ya que todos los organismos vivos contienen ácidos nucleicos en forma de ácido desoxirribonucleíco (ADN) y ribonucleico (ARN). Sin embargo, algunos virus sólo contienen ARN, mientras que otros sólo poseen ADN.
Se les denomina así porque fueron aislados por primera vez del núcleo de las células. No obstante, ciertos ácidos nucleicos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleicos son sustancias esenciales para los seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años, cuando surgieron en la Tierra las formas de vida más elementales. Los investigadores han aceptado que el origen del código genético que portan estas moléculas es cercano al origen de vida en la Tierra. El ADN codifica información necesaria para sintetizar ARN y proteínas. Estas últimas moléculas son las responsables de todos los cambios químicos y metabólicos que permiten la vida. Es por ello que se llama al ADN la molécula de la herencia porque al transmitirse de un individuo al otro porta la información necesaria para posibilitar la vida.

Composición

Los ácidos nucleicos están formados por un azúcar (pentosa), bases nitrogenadas (purinas o pirimidinas) y ácido fosfórico. La hidrólisis completa de ADN ( o ARN) da como resultado:

• Pentosa: desoxirribosa (ribosa).
• Bases Nitrogenadas:
  • Purinas : Adenina y Guanina.
  • Pirimidinas: Citosina y Timina (Uracilo).
• Ácido Fosfórico PO₄H₃

Una molécula de ácido nucleico es un polímero lineal en el cual los monómeros (nucleótidos) están unidos por medio de puentes o uniones fosfodiéster. Estos puentes unen el carbono 3´ de la pentosa de un nucleótido al carbono 5´ en la pentosa del nucleótido adyacente. En consecuencia, el eje de ácido nucleico está formado por fosfatos y pentosas alternados. Las bases nitrogenadas están unidas a los azúcares de este eje.
El ácido fosfórico utiliza dos de sus tres grupos ácidos en las uniones 3´, 5´- diéster. El grupo restante confiere al polinucleótido sus propiedades ácidas y permite que la molécula forme uniones iónicas con proteínas básicas. Éste grupo ácido libre hace también que los ácidos nucleícos sean intensamente basófilos, es decir, que se colorean fácilmente con colorantes básicos. Una hidrólisis moderada fragmenta el ácido nucleico en los nucleótidos. Estos estan formados por la unión covalente de un fosfato y una base heterocíclica a la pentosa.
Las pentosas son de dos tipos: ribosa en el ARN, y desoxirribosa en el ADN. La única diferencia entre estos dos azúcares es que la desoxirribosa tiene un átomo menos de alcohol.
Las bases nitrogenadas que se encuentran en los ácidos nucleicos son anillos heterocíclicos compuestos, además de carbono e hidrógeno, por nitrógeno. Son de dos tipos fundamentales: las bases purinas (por ser derivadas de la purina, de dos anillos heterocíclicos) y las bases pirimidinas (por ser derivadas de la pirimidina de un solo anillo).
En el ADN sólo aparecen cuatro bases nitrogenadas. Las bases purinas presentes son: adenina y guanina. Y las bases pirimidinas son: citosina y timina. Mientras que en el ARN la timina es reeemplazada por el uracilo. Esta diferencia, sumada a la pentosa (desoxirribosa en ADN y ribosa en ARN), son las dos diferencias fundamentales en la composición química entre ADN y ARN. La diferencia de las bases pirimidicas es aprovechada en los estudios de biología celular mediante la utilización de timidina y uridina radioactivas (³²P) para marcar de manera especifica al ADN y ARN, respectivamente. Las bases nitrogenadas se unen al carbono 1 de la pentosa, formando un nucleósido, en ausencia del grupo fosfato. Cuando el corbono 5 de la pentosa se encuentra sustituido por un fostato lo llamamos nucleótido.
Aunque en el ADN o ARN la pentosa se encuentra sustituida con un sólo fosfato, existen en las células una serie de nucleótidos de singular importancia en el metabolismo celular. Son los di- y tri- nucleótidos como el adenosin-tri-fosfato (ATP) que tienen enlaces fosfodiestér de alta energía y son responsables de muchos procesos metabólicos.

Polinucleótidos

Ácido desoxirribonucleíco o ADN

Fue descubierto por el químico suizo Friedrich Miescher en 1869. Sin embargo, fué Albrecht Kossel el primero en preguntarse acerca de la naturaleza química de esta sustancia hacia comienzos del siglo XX. En 1929 Phoebus Levene identificó los componentes del ADN (fosfato, azúcar y las cuatro bases) y demostró que se encontraban unidas en el orden fosfato-azúcar-base, formando lo que denomino un nucelótido. Levene también sugirio que los nucleótidos se encontraban unidos por los fosfatos formando el ADN. Sin embargo, Levene pensó que se trataban de cadenas cortas y que las bases se repetian en un orden determinado.
Finalmente la estructura tridimensional del ADN logró resolverse en 1953 por el trabajo de Francis Crick, James Watson, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin que produjeron un modelo de la estructura del ADN consistente en dos cadenas que se ubican en sentido antiparalelo, es decir una cadena corre en sentido 5´→ 3´ y la otra en sentido inverso. Según la base nitrogenada se pueden formar dos o tres puentes de hidrógeno con la base de la molécula vecina, la adenina y la timina forman dos puentes mientras que la guanina y la citosina forman tres. De esta manera las bases se aparean de manera específica, adenina sólo con timina y guanina sólo con citosina. Esta propiedad del ADN es la que permite su auto replicación, teniendo una sola cadena puede copiarse la complementaria. Este es el mecanismo que utilizan los seres vivos para poder dividirse y perpetuarse. Estas cadenas antiparalelas adoptan un conformación de hélice con sentido dextrógiro (derecha), dicha conformación se llama ADN-B.
Trabajos posteriores, entre los que se destacan los de Richard Dickerson, sobre la estructura del ADN permitieron determinar que dicha molécula es dinámica. Fue posible reconocer la existencia de otras formas tridimensionales, el ADN-A y ADN-Z. Mientras que el ADN-A es maś ancho que el ADN-B, el ADN-Z es más angosto. Finalmente el ADN-Z adopta una conformación levógira y el ADN-A dextrógira.
En las células procariontes hay una sola molécula de ADN, que suele adoptar la forma de un círculo cerrado. En las células eucariontes, en cambio, hay varias moléculas diferentes, con una longitud mucho mayor que la del ADN procariótico. Por esta razón, el ADN eucariótico se organiza de una manera más compleja, para que pueda ser contenido en el interior del núcleo celular.
El ADN es por lo común el constituyente básico de la cromatina (cromosoma) nuclear en las células eucariónticas, pero también existe en pequeña cantidad en las mitocondrias y cloroplastos. En los procariontes forma el nucloide (que a diferencia de los eucariontes no va asociado a proteínas, es desnudo) y en los virus (DNA virus) que lo poseen constituyen el virión o elemento infestante.
Acorde a las evidencias, sólo una pequeña parte del ADN constituye genes (menos del 10 %). Existen diferentes tipos que los podemos dividir en:

• ADN de copia única (el 57 % del total) formados por segmentos de aproximadamente 1000 pares de nucleótidos longitud, una pequeña parte de este ADN contiene los genes.
• ADN repetitivo (20 %) son unidades de aproximadamente 300 pares de nucleótidos que se repiten en el genoma unas 105 veces(Unidades de repetición). Se intercalan con el ADN de copia única.
• ADN satélite (altamente repetitivo: 28 %) son unidades cortas de di- o tri- nucleótidos que se repiten en el genoma. Son característicos en cada especie y pueden separarse por centrifugación. Constituyen la heterocromatina y no tienen función conocida.

Los porcentajes indicados son del hombre y el ratón, y las proporciones serían las mismas en otras especies.

Ácido ribonucleíco o ARN

Esta macromolécula representa alrededor del 7% del peso de una célula. Esta constituida por largas cadenas de ribonucleotidos, unidos por enlaces fosfodiéster.
El ADN y el ARN tienen diferencias. Por ejemplo, la pentosa del ARN es la ribosa; en el ADN es la desoxirribosa. Este hecho determina que el ADN sea resistente al tratamiento con bases fuertes (álcalis), a diferencia del ARN que se degrada por la acción de estas sustancias. Otra diferencia es que el ARN es una monohebra y no una cadena doble, como ocurre en el ADN. Finalmente, el ADN incluye las bases nitrogenada A,G,C y T; en el ARN, en cambio, la timina es remplazada por el uracilo.
Hay al menos tres tipos de ARN:

• ARN mensajero (ARNm): ácido nucleíco que contiene la información para dirigir la síntesis de una o más proteínas específicas. La información se encuentra contenida en grupos de tres nucleótidos llamados codones, los cuales determinan el aminoácido que debe incorporarse en la proteína que se va a sintetizar. El nombre mensajero deriva de su papel el intermediario: actúa como vehículo de transporte de información genética entre el ADN y las proteínas.
• ARN de transferencia (ARNt): son moléculas relativamente pequeñas que intervienen en la síntesis de proteínas, complementando la función del ARN mensajero. Contienen entre 75 y 90 nucleóditos dispuestos en forma de trébol. Cada ARN tiene una secuencia de tres nucleóditos llamada anticodón y está unido a un aminoácido específico. La secuencia del anticodón es complementaria al codón del ARNm y determina que cada codón se "leído" como un aminoácido especifico por el ribosoma.
• ARN ribosomal (ARNr): es el ARN más abundante en las células; desempeña una función estructural como componente de un importante complejo supramolecular llamado ribosoma. Los ribosomas, formados por proteínas y ARN ribosomal y participan activamente en la lectura de la molécula de ARN mensajero para sintetizar las proteínas contenidas en la secuencia de codones del ARN mensajero.

¿Por qué reaccionan las sustancias?

Las reacciones químicas (y por tanto las bioquímicas, también) solo ocurren si son energéticamente favorables. En general, una reacción ocurrirá si los productos son energéticamente más estables que los reactivos. Las cenizas son más estables que la madera, por lo tanto una vez que se sobrepase el umbral de la energía de activación (es decir, un fósforo), la madera arderá. Aunque existen muchas excepciones, se puede decir como regla general que si los productos de una reacción representan un estado más estable que los reactivos, entonces la reacción ocurrirá en sentido directo.
Existen dos factores que determinan si una reacción que modifica los reactivos en productos es considerada favorable o no: se denominan simplemente entalpía y entropía.

Entalpía

En palabras sencillas la entalpía es el contenido de calor de una sustancia (H). La mayoría de las personas tiene una comprensión intuitiva de lo que es el calor. Cuando somos niños aprendemos que no tenemos que tocar las hornillas de la cocina cuando estan encendidas. Sin embargo la entalpía no representa el mismo tipo de calor. La entalpía es la suma de la energía interna de la sustancia y el producto de su presión multiplicado por su volumen. Por tanto la entalpia se define con la siguiente ecuación.

donde (todas las unidades son dadas en SI)

• H es la entalpia
• U es la enegía interna, (joules)
• P es la presión del sistema, (pascales)
• y V es el volumen, (metros cúbicos)

Si la entalpía de los reactivos al ser convertidos en productos disminuye (ΔH < 0), significa que los productos se enfrían y parte de la energía es liberada al entorno. Este tipo de reacción se denomina exotérmica, y es favorecida por la reglas del Universo (tal como los humanos las comprendemos).
Lo que la entalpía significa para una persona común es que: si deja un recipiente con agua tibia sobre una cocina apagada es más probable que se enfríe a la temperatura del ambiente a que se caliente hasta hervir. Si esta parece una conclusión obvia, entonces debe ser cierta. La ecuación de la entalpía no es necesaria para analizar aquellas cosas que ya conocemos como funcionan... es necesaria para aquellas otras situaciones menos familiares y no tan intuitivas.

ΔH	reactantes/productos	entorno	favorable
< 0	enfrian	calienta	si
> 0	calientan	enfría	no

Entropía

Entropía (símbolo S) es la medida de desorden de alguna cosa. Representa el estado más probable de todas las posibilidades estadísticas del sistema, por lo tanto el concepto tiene múltiples aplicaciones. En todas las ramas de la química, la entropía generalmente se considera importante para determinar si un una reacción tendrá lugar o no, basándose en el principio de que un sistema menos ordenado es más probable estadísticamente que un sistema más ordenado

¿Qué es lo que realmente significa el concepto de entropía? Bueno, podemos considerar un ejemplo, si el Monte Vesubio hace erupción al lado de una ciudad mediterránea del Imperio Romano, ¿Es más probable que el volcán destruya la ciudad o que construya un rascacielos en ese lugar? Sin duda es obvio lo que ocurrirá (o más bien ocurrió) debido a que es lógico que los fenómenos naturales favorezcan el desorden (destrucción) sobre el orden (construcción). La entropía no es otra cosa que una manera matemática de expresar estas diferencias esenciales.

En química hay tres grandes conceptos basados en la idea de la entropía:

1. Estados Intramoleculares (Grados de libertad)
   • Cuanto más grados de libertad tenga una molécula (cuanto más la molécula se pueda mover en el espacio, mayor sera el grado de desorden y, consecuentemente, mayor la entropía)
   • Existen tres maneras por las que una molécula se puede mover en el espacio y cada una tiene su nombre: rotación = movimiento alrededor un eje, vibración = movimiento intramolecular de dos átomos unidos en relación uno del otro y traslación = movimiento de una molécula de un lugar a otro.
2. Estructuras Intermoleculares
   • A menudo se crean estructuras nuevas cuando las moléculas interaccionan una con otra mediante la formación de enlaces no covalentes
   • Esto tiende a reducir el grado de desorden (y por tanto de entropía) del sistema ya que cualquier tipo de asociación entre las moléculas estabiliza el movimiento de ambas y disminuye las posibilidades de distribución azarosa
3. Número de posibilidades
   • Cuanta más moléculas estén presentes hay un mayor número de posibilidades diferentes para distribuir las moléculas en el espacio, lo que significa un mayor grado de desorden de acuerdo a la estadística.
   • De igual manera, si hay una mayor cantidad de espacio disponible para distribuir la moléculas, la cantidad de desorden se incrementa por la misma razón.
   • materia sólida (menos entropía) << líquidos << gases (mayor entropía)

Los cambios en entropía se simbolizan con ΔS. Debido a las razones mencionadas anteriormente (en el ejemplo del volcán), el incremento en entropía (ΔS > 0) es considerado favorable debido a que el Universo tiende en dicho sentido. Una disminución en la entropía es generalmente considerada no favorable a menos que exista un componente energético en el sistema de reacción que de cuenta de la disminución de la entropía (ver energía libre más abajo)

ΔS	entropía	favorable
> 0	incrementa	si
< 0	disminuye	no

Energía Libre de Gibbs

Los cambios de entalpía (ΔH) como entropía (ΔS) combinados determinan cuán favorable es una reacción. Por ejemplo, quemar un pedazo de madera libera energía (exotérmico, favorable) y resulta en una sustancia con menos estructura (se liberan gases de CO₂ y H₂O los cuales resultan menos 'ordenados' que la madera sólida). De esta manera se puede predecir que si un pedazo de madera fue encendido, continuará quemádose hasta en final. El hecho que esto ocurra así se adjudica al en su Energía libre de Gibbs
El grado en que una reacción es favorable fue descripto por el destacado químico Josiah Willard Gibbs, quien definió la energía libre de una reacción como

ΔG = ΔH - T ΔS

donde T es la temperatura en la escala de Kelvin. Dicha formula asume que la presión y la temperatura se mantienen constantes durante la reacción, lo cual ocurre casi siempre en las reacciones bioquímicas y, por lo tanto en este libro se asume lo mismo.
Las unidades de ΔG (por Gibbs) son los "joules" en sistema SI. A menudo se utilizan las "calorías" debido a la relación que tienen con las propiedades del agua.

¿Qué es lo que Realmente Significa ΔG?

Si ΔG < 0 entonces los reactivos deberían, eventualmente, convertirse en los productos (lo que significa una reacción en sentido directo). (La energía libre de Gibbs no dice nada acerca de la tasa de la reacción, menciona solamente la probabilidad de que dicha reacción ocurra) De manera análoga si ΔG > 0 entonces se entiende que la reacción reversa resulta favorecida. El estado donde ΔG = 0 se denomina equilibrio y es el estado donde las reacciones directa y reversa ocurre a la misma tasa y, por tanto, no modifican el resultado neto de la reacción.

¿Cómo podemos explicar mejor este equilibrio? Muy bien, como ejemplo siéntese en la alfombra de la sala junto con su pariente más joven y crédulo (un sobrinito, sobrina o primo será perfecto). Tome un billete de 10 dólares de un juego de Monopolio y dele el resto al pariente. Ahora intercambien el 5% de todo lo que cada uno tiene. Repitan este procedimiento una y otra vez hasta que eventualmente... ambos tendrán la misma cantidad de dinero. Esto es precisamente lo que significa el equilibrio de una reacción, aunque el equilibrio rara vez resulta en una cantidad igual (50%-50%) de productos y reactivos

El valor de ΔG varía de acuerdo con la concentración de los reactivos y los productos. Cuando el ΔG alcanza 0 la reacción no produce ningún resultado neto en el sistema; este estado es el llamado punto de equilibrio químico. Ambos, usted y su inocente pariente, habrán dejado de ganar o perder dinero; intercambian exactamente la misma cantidad cada turno.
Un ΔG pequeño (quiere decir un valor de ΔG cercano a 0) indica que una reacción es de alguna forma reversible; la reacción puede realmente funcionar en sentido inverso, convirtiendo los productos nuevamente en reactivos. Un ΔG muy grande (osea ΔG >> 0 o ΔG << 0) significa precisamente lo contrario, indicando que la reacción dada es irreversible, es decir, una vez que los reactivos se convirtieron en productos solo unas pocas moléculas se reconvierten en reactivos de nuevo.

Vías Metabólicas

Los nutrientes que consumimos son procesados para formar parte de nuestras células, ADN, proteínas, etc. Si las reacciones bioquímicas involucradas en este proceso fueran reversibles, si dejamos de comer aunque sea por un período de tiempo relativamente corto, podríamos convertir nuestro ADN nuevamente en las moléculas de comida. Para evitar que esto ocurra nuestro metabolismo está organizado en vías metabólicas. Estas vías son una serie de reacciones bioquímicas que en su conjunto son irreversibles. Las reacciones de una vía metabólica ocurren en orden donde los productos de la primera reacción son los reactivos de la siguiente reacción en la vía y así sucesivamente:

A ⇌ B ⇌ C ⇌ D ⇌ E

Al menos una de estas reacciones tiene que ser irreversible, osea:

A ⇀ B ⇌ C ⇌ D ⇀ E

El control del paso irreversible (es decir A → B) le permite a la célula controlar la vía metabólica entera y, de esta manera, la cantidad de reactivos consumidos y productos formados.
Algunas vías metabólicas tienen una vía de regreso, que no es la misma vía en sentido inverso. Aunque utiliza los pasos reversibles de la vía existente, al menos una de las reacciones irreversibles es sobrepasada por otra reacción, también irreversible, en el sentido de E a A:

E ⇀ X ⇌ C ⇌ B ⇀ A

Esta reacción es, a su vez, controlada permitiendo a la célula elegir la dirección en que la vía metabólica está funcionando.

Energía libre y equilibrio

Las condiciones estándar de ΔG (se indica ΔGº), la energía libre de la reacción, están definidas como:

• concentración de reactivos y productos a 1M
• temperatura a 25°C
• acidez a pH 7,0 (para un estado estándar de reacciones bioquímicas ΔGº´)

Bajo esas condiciones estándar, se define ΔG como la energía libre de cambio estándar ΔG^0''.
Para una reacción

A + B ⇌ C + D

la relación entre los productos y los reactivos viene dada por k_eq' (=k_eq a pH 7,0):

La relación entre ΔG^0' y k_eq' es

ΔG^0' = - R T ln k_eq' = - R T 2.030 log₁₀ k_eq'

donde

R = 8.315 [J mol^-1 K^-1] (la constante molar de los gases)

T = temperatura [K]

Con esta información, en teoría, podríamos ahora decidir si una reacción es favorable (ΔG^0' < 0). Sin embargo, la reacción puede necesitar un catalizador para que ocurra en un plazo de tiempo razonable. En bioquímica, tales catalizadores son llamados habitualmente enzimas.