Unidad 12 Los seres vivos y la energ a
Para contraer los músculos, transportar sustancias, sintetizar moléculas, construir
estructuras, desplazarse o reproducirse, las células consumen energía. ¿Qué tipo de energía
necesitan las células?, ¿cómo la transforman y almacenan?, ¿de dónde procede? Estos son
sólo algunos de los interrogantes que podemos hacernos y a los que trataremos de ir dando
respuesta a lo largo de este tema.
I. CONCEPTOS PREVIOS.
1. El orden y la energía en los seres vivos.
La segunda ley de la termodinámica establece que en cualquier sistema aislado, el
grado de desorden (
entropía
) tiende a aumentar. Sin embargo, los seres vivos manifiestan un
alto grado de orden. Piensa en la ordenación de los átomos para originar moléculas, en la
disposición de éstas para formar estructuras, o en la precisa coordinación de todas sus
funciones. En las células, se está creando orden continuamente a partir del desorden (la
síntesis de macromoléculas requiere la ordenación de muchas moléculas más pequeñas).
Las células no son un sistema aislado, sino que están en continua relación con su
ambiente exterior. La creación de orden dentro de las células va acompañada
necesariamente de una pérdida de calor (ya que como la temperatura está relacionada con la
movilidad de las moléculas, un aumento de orden lleva aparejado la pérdida de temperatura y
por tanto de calor). Este calor, como forma de energía aumenta el desorden del resto del
universo (al aumentar la intensidad de los movimientos y choques moleculares). Así, el
desorden del universo aumenta, aunque el de las células disminuye.
La continua pérdida de calor por parte de la célula, necesaria para generar orden en
su interior, sólo puede compensarse con una continua entrada de energía en las células. Las
plantas verdes utilizan la energía solar y la almacenan en los enlaces químicos de las
moléculas que sintetizan (fabrican). Los animales, al alimentarse de plantas, utilizan la
energía de estas moléculas orgánicas. En definitiva, la vida en la Tierra depende del sol.
La siguiente reacción muestra la degradación de la glucosa a CO
2 (dióxido de
carbono) y H
O en presencia de oxígeno:
2
C
H
O
+ 6 O
→ 6 CO
+ 6 H
O + calor (673
Kcal
)
6
12
6
2
2
2
En esta reacción, la energía contenida en la glucosa se utiliza para aumentar el
desorden (7 moléculas se transforman en 12 y calor). Cuando esta reacción transcurre en los
seres vivos, parte de la energía liberada se emplea en la síntesis de moléculas de ATP (que
como luego veremos se emplea como transportador de energía allí donde se necesita):
1
C
H
O
+ 6 O
→ 6 CO
+ 6 H
O + calor + 38 ATP
6
12
6
2
2
2
2. Existen distintas formas de energía.
La energía puede definirse como la capacidad de producir trabajo o de provocar
movimiento. La energía química es la almacenada en los enlaces entre los átomos de una
sustancia. Al quemar la madera, esta energía se transforma en calor y luz (energía radiante).
Estas transformaciones de la energía ocurren continuamente en los seres vivos. Las
moléculas dependen de la energía química de los enlaces de éstas. Al romperse estos
enlaces, la energía acumulada se convierte en energía química (ATP) que las células utilizan
para sus funciones (trabajo biológico). El trabajo puede ser mecánico (contracción muscular),
eléctrico (conducción de impulsos nerviosos), químico (síntesis de nuevas moléculas), etc.
3. La energía de las reacciones químicas.
En la naturaleza sólo ocurren espontáneamente aquellas reacciones químicas que
van acompañadas de ...
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