El flujo de la energia en la vida de una celula

EL FLUJO DE ENERGIA EN LA VIDA DE UNA CELULA La energía puede definirse simplemente como la capacidad para efectuar un trabajo, lo cual incluye sintetizar moléculas, mover objetos y generar calor y luz. Las leyes de la termodinámica definen las propiedades básicas y el comportamiento de la energía. La segunda ley de la termodinámica dice que, cuando la energía se convierte de una forma a otra, la cantidad de energía útil disminuye.

LOS SERES VIVOS USAN LA ENERGIA SOLAR PARA CREAR LAS CONDICIONES DE BAJA ENTROPIA: RECURSO ESENCIAL NATURAL Si pensamos en la se preguntarnos como reacciones quirnlcas, las células vivas, hac nutilizable y si la mat PACE 1 ámica, podríamos tir. Si todas las an dentro de ad de energía yor aleatoriedad y desorden, ¿como pueden los organismos acumular la energía concentrada y las moléculas tan ordenadas que caracterizan a los seres vivos? La respuesta es que las reacciones nucleares que se efectúan en el sol producen energía en forma de luz solar, proceso que también produce enormes incrementos en la entropía.

Los seres vivos de la tierra utilizan el aporte continuo de la energía solar para sintetizar moléculas complejas y mantener estructuras ordenadas: para «luchar contra el desorden». Los sistemas altamente organizados, bajos en entropía, que caracterizan a la vida no violan la segunda ley; se logran a expensas de una considerable perdida de energía utiliza next page utilizable del sol. La entropía del sistema solar en su totalidad aumenta continuamente. ¿COMO INFLUYE LA ENERGIA EN LAS REACCIONES QUIMICAS? Una reacclón química es un proceso que forma y rompe enlaces químicos que mantienen unidos a los átomos.

Las reacciones químicas convierten un grupo de sustancias químicas, los reactivos, en otro grupo, los productos. Todas las reacciones químicas son exergonicas o bien endergonicas. Una reacción es xergonica (sale energ[a, en griego) si los reactivos contienen mas energía que los productos. Por tanto, la reacción libera energía. En cambio, una reaccion es endergonica (entra energía) si los productos contienen mas energía que los reactivos. Según la segunda ley de la termodinámica, las reacciones endergonicas requieren un aporte de energía de alguna fuente externa. Las reacciones exergonicas liberan energía y las endergonicas requieren un aporte de energía; las reacciones acopladas enlazan reacciones endergonicas y exergonicas, las reacciones acopladas que se llevan a cabo dentro de las células, la energía por lo egular se transfiere de un lugar a otro mediante moléculas de portadoras de energía, de las cuales la mas común es el ATP. ¿COMO SE TRANSPORTA ENERGIA CELULAR ENTRE REACCIONES ACOPLADAS? Las células acoplan reacciones de modo que la energía liberada por las reacciones exergonicas se utilice para impulsar reacciones endergonicas.

La descomposición del azúcar libera energía; esta liberación de energía se acopla a reacciones que consumen energía y hacen que los músculos se contraigan. Sin embargo, la glucosa no se puede utilizar directam que los músculos se contraigan. Sin embargo, la glucosa no se uede utilizar directamente para contraer músculos. En vez de ello, la energía de la glucosa se debe transferir a una molécula portadora de energía (ATP), que proporciona a la prote(na muscular la energía para contraerse, funcionando así como las baterías recargables: se obtiene una carga de energía en una reacción exergonica.

EL ATP LA MONEDA DE ENERGIA EN LAS CÉLULAS Varias reacciones exergonicas de las células producen trifosfato de adenosina (ATP, por sus siglas en ingles), que es la molécula portadora de energía mas común en las células. Al proporcionar energía a una amplia variedad de reacciones endergonica, el ATP ctúa como «media corriente» para la transferencia de energía. por ello, se le ha llamado «la moneda energética» de las células vivas. Como vimos en el capitulo 2, el ATP es un nucleotido formado por una base nitrogenada adenina, el azúcar ribosa y tres grupos fosfato.

La energía liberada en las células por la descomposición de glucosa se utiliza para sintetizar ATP a partir de difosfato de adenosina (ADP) y fosfato. El ATP almacena esta energía dentro de sus enlaces químicos y puede transportarla a sitios de la célula donde se efectúan reacciones que requieren energía, como la síntesis de proteínas o a contracción muscular. Ahí el ATP se descompone en ADP y fosfato. Durante estas transferencias de energía, algo de calor se desprende en cada etapa y hay una perdida total de energía utilizable.

El ATP es idóneo para transportar energía dentro de las células. La formación de los enlaces que unen a los dos últimos transportar energía dentro de las células. La formación de los enlaces que unen a los dos últimos grupos fosfato al resto de la molécula (llamados enlaces de alta energía) requiere una gran cantidad de energía, así que es posible captar mucha energía de reacciones exergonicas sintetizando moléculas de ATP. Además, el ATP es inestable libera fácilmente su energía en presencia de las enzimas apropiadas.

En casi todas las circunstancias, solo el enlace que une al ultimo grupo fosfato (el que une fosfato ADP para formar ATP) lleva energía de reacciones exergonicas a endergonicas. El tiempo de vida de una molécula de ATP en una célula viviente es muy corto, porque este portador de energía continuamente se forma, se descompone en ADP y fosfato y se vuelve a sintetizar. Si fuera posible capturar todas las moléculas de ATP que usa una persona que pasa al dia sentada ante un escritorio (en vez de eciclarla), pesarían i40Kg!

Un maratonista podría usar medio kilogramo de ATP por minuto. (El ADP se debe convertir rápidamente otra vez en ATP, o la carrera seria muy breve. ) Es evidente que el ATP no es una molécula para almacenar energía a largo plazo. Moléculas mas estables, como sacarosa, glucógeno, almidón o grasa, almacenan energía en el cuerpo durante horas, días o meses. LOS PORTADORES DE ELECTRONES TAMBIÉN TRANSPORTAN ENERGIA DENTRO LAS CELULAS Además del ATP, otras moléculas portadoras pueden transportar energía dentro de las células.

En algunas reacciones exergonicas, como el metabolismo de la lucosa y la etapa de captura de luz de la fotosíntesis, parte de la energía se transfiere a electrone 40F energía se transfiere a electrones. Estos electrones energéticos (en algunos casos, junto con átomos de hidrogeno) son capturados por portadores de electrones. Entre los portadores de electrones mas comunes están el dinucleotido de nicotinamida y adenina (NAD+) y su pariente el dinucleotido de flavina y adenina (FAO). Los portadores de electrones cargados donan entonces los electrones, junto con su energía, a otras moléculas.

OTRO VISTAZO LIBERACION DE ENERGIA Los cuerpos de los maratonistas generan grandes cantidades de alor: al descomponerse cada molécula de ATP para impulsar la contracción muscular, parte de la energía se convierte en energía de movimiento y otra parte se pierde como calor. Aunque los corredores y todos los demás utilizamos azúcar como combustible, la quemamos de forma controlada, empleando enzimas en vez de llamas. Las enzimas utilizan mecanismos químicos para orientar, distorsionar y reconfigurar las moléculas en nuevas combinaciones que liberan energía, cuyo resultado final es la producción de ATP.

El ATP no suministra energía para la contracción muscular libera calor al utilizarse en reacciones ndergonicas que producen la amplia gama de moléculas biológicas que componen nuestro cuerpo. Los animales de sangre caliente utilizan el calor generado como subproducto de todas las transformaciones biológicas para mantener una temperatura corporal elevada, la cual nos permite movernos mas ágilmente y responder con mayor rapidez a estímulos que si tuviéramos una temperatura corporal mas baja. Aunque los s OF rapidez a estímulos que si tuviéramos una temperatura corporal mas baja.

Aunque los corredores no arden, si generan suficiente calor como para que, si no contaran con mecanismos eficientes para eshacerte LA DOBLE VIDA DEL ATP La molécula de ATP, fuente de energía esencial en el interior celular, transmite mensajes cruciales entre células. Esa doble funcion sugiere nuevas vías para el tratamiento de numerosas enfermedades. En clase de biolog(a, una de las prmeras cosas que aprenden los estudiantes y que más tiempo perdura en su memoria es que todas las células utilizan como combustible una molécula de tamaño limitado denominada adenosin trifosfato (ATP).

Esa fuente de energía universal hace posibles las reacciones biológicas que permiten la actividad celular. Constituye, por tanto, no de los protagonistas principales del mundo biológico. Menos conocido es el hecho de que el ATP, quizá la molécula más producida y consumida del organismo humano, desarrolle también una función totalmente distinta, aunque no menos importante, en el exterior celular. Una larga serie de descubrimientos ha demostrado que el ATP constituye una molécula señalizadora crucial, que permite que células y tejidos de cualquier parte del organismo se comuniquen entre sí.

El combustible universal forma también la base de un lenguaje común. Cuando hace casi 50 años se propuso la función dual del ATP, la dea fue recibida con dosis considerables de escepticismo. Pero durante los últimos 15 años, una avalancha de descubrimientos ha revelado el modo en que opera el ATP sobre las células desde el exterior y el modo en que in revelado el modo en que opera el ATP sobre las células desde el exterior y el modo en que interviene en el desarrollo y la actividad diaria de órganos y tejidos.

Dada la ubicuidad del ATP, sus efectos de señalización ejercen una influencia extraordinariamente amplia sobre las funciones fisiológicas y proporciona una gama extensa de oportunidades para mejorar la salud humana. Hoy en ía, laboratorios de todo el mundo compiten por convertir esos conocimientos en terapias Mientras el Tyrannosaurus amenaza a su presa, un gigantesco meteorito y sus fragmentos caen hacia la tierra. Cazador y cazado morirán en este catastrófico acontecimiento. «… las células de la vida se juntan en clanes, multitud de elles para formar un ser _como las moléculas antes se hicieron de muchas células únicas.

Mientras, habían inventado la clorofila y bebían luz solar, acunadas en paz sobre las tibias olas. » Robinson Jeffers en The Beginning and the End ENERGIA SOLAR: COMBUSTIBLE DE LA FOTOSINTESIS ESTUDIO DE CASO: ¿LOS DINOSAURIOS MURIERON POR FALTA DE LUZ SOLAR? Es verano, en el año 65 000 000 a. C. El periodo cretácico esta a punto de terminar de forma abrupta y catastrófica. En una tierra en la que buena parte del continente que conocemos como America esta cubierta por mares someros, un triceraptos de 6 metros de largo ramonea en la vegetación tropical de lo que ahora es el sur de california.

Desde el abrigo de la espesura cercana, un tyrannosaurus rex, de 14 metros y un peso de 8 toneladas, vigila y espera. De repente un ruido ensordecedor sobresalta a los metros y un peso de 8 toneladas, vigila y espera. De repente un rudo ensordecedor sobresalta a los animales, que levantan la vista y obseNan una bola de fuego que eclipsa el azul del cielo. un meteorito de 10 km de diámetro ha ingresado en la atmosfera y esta apunto de alterar irrevocablemente la vida de la tierra.

El calor del impacto seguramente causo incendios que pueden haber carbonizado el 25% de toda la vegetación terrestre. Cenizas, humo y polvo cubrieron el sol. La tierra quedo sumergida en noche que duro meses. ¿Qué suceder(a hoy si el sol se ocultara durante meses? , ¿Realmente destruyo el meteorito a los dinosaurios? o fue la falta de luz a causa del meteoro… ?FOTOSINTESIS? Hace al menos 2000 millones de años, algunas células, gracias a errores fortuitos en su maquinaria genética, adquirieron la capacidad de aprovechar la energía de la luz solar.

Estas células combinaban moléculas inorgánicas simples, dióxido de carbono y agua, para formar moléculas orgánicas mas complejas como la glucosa. En el proceso de fotosíntesis, esas células capturaban una pequeña fracción de la energía solar y la almacenaban como energía química en esas moléculas orgánicas complejas. Dado que podían explotar esta nueva fuente de energía sin enfrentar ompetidores, las primeras células fotosintéticas llenaron los mares, liberando oxigeno como subproducto.

El oxigeno libre, que era un nuevo elemento en la atmósfera, era dañino para muchos organismos. No obstante, la infinita variación debida a errores genéticos aleatorios finalmente produjo algunas células que podían sobrevivir en presencia del oxigeno y, po finalmente produjo algunas células que podían sobrevivir en presencia del oxigeno y, posteriormente, células que aprovechaban el oxigeno para descomponer glucosa en un nuevo y más eficiente proceso: la respiración celular.

En la actualidad, asi todas las formas de vida del planeta, nosotros entre ellas, dependen de los azucares producidos por los organismos fotosintéticos para obtener energía y liberan la energía de esos azucares mediante respiración celular, empleando el subproducto de la fotosíntesis oxigeno. _ La luz solar impulsa la vida en la tierra y unicamente se captura por fotosíntesis. A partir de las sencillas moléculas del dióxido de carbono (C02), y el agua, la fotosíntesis convierte la energía de la luz solar en energía química almacenada en los enlaces de la glucosa (C5, Hl 2,06) y libera oxigeno.

La reacción química total más sencilla ara la fotosíntesis es: 6C02 + 6H20 + energía luminosa = C6H1206 + 602 La fotosíntesis se efectúa en las plantas y las algas eucarísticas y en ciertos tipos de procariotas, o bacterias todos los cuales son autótrofos. LAS HOJAS Y LOS CLOROPLASTOS SON ADAPTACIONES PARA LA FOTOSINTESIS Las hojas de la mayor parte de las plantas terrestres tienen solo unas cuantas células de espesor; su estructura esta adaptada de manera elegante a las exigencias de la fotosíntesis.

La forma aplanada de las hojas expone un área superficial considerable al sol, y su delgadez garantiza que la luz solar podrá enetrar en ellas y llegar a los cloroplastos de su interior, que atrapan la luz. Las superficies tanto superior como inferior de las hojas constan de interior, que atrapan la luz. Las superficies tanto superior como inferior de las hojas constan de una capa de células transparentes, la epidermis.

La superficie exterior de ambas capas epidérmicas esta cubierta por una cutícula, un recubrimiento ceroso, impermeable, que reduce la evaporación de agua de la hoja. La hoja obtiene el C02 para la fotosíntesis del aire; poros ajustables en la epidermis, llamados estomas («boca», n griego), se abren y cierran a intervalos apropiados para admitir C02. Dentro de la hoja hay unas cuantas capas de células que, en conjunto, reciben el nombre de mesofilo (parte media de la hoja).

Las células mesofilicas contienen casi todos los cloroplastos de la hoja por tanto la fotosíntesis se efectúa primordialmente en estas células. Haces vasculares, o venas suministran agua y minerales a las células mesofilicas y se llevan los azucares producidos a otra parte de la planta. Los cloroplastos son organelos compuestos por una doble membrana externa que encierra a un medio semifluido, el stroma. Embebidas en el estroma hay bolsas membranosas interconectadas, con forma de disco, llamadas tilacoides.

En casi todos los cloroplastos, los tilacoides forman pilas llamadas grana. Las reacciones de la fotosíntesis dependen de la luz se efectúan dentro de las membranas de los tilacoides. LA FOTOSINTESIS: ¿DIURNA? REACCIONES DEPENDIENTES E INDEPENDIENTES DE LA LUZ En las reacciones dependientes de la luz, la clorofila y otras moléculas de la membranas de los tilacoides capturan energía de la luz solar convierten una parte de ella en energía química almacenada en moléculas portado 4