BIONERGETICA: EL FLUJO DE LA ENERGIA DE LA CELULA

BIONERGETICA: EL FLUJO DE LA ENERGIA DE LA CELULA

La célula tiene cuatro necesidades esenciales:

Piezas de construcción moleculares, catalizadores químicos denominados enzimas, información que guie todas sus actividades y energía para impulsar las diferentes reacciones y procesos para la función biológica y para la vida.

La mayoría de las reacciones químicas que produce la célula se producen de forma más lenta por lo que es necesario la presencia de enzimas que aceleran la velocidad en  distinta magnitud. La célula codifica información por medio de  los nucleótidos, por lo que la información genética que se almacena, transmite y expresa como ADN y RNA de allí se determina qué clase de  proteína, que reacciones, estructuras  y funciones puede realizar y crear.

LA IMPORTANCIA DE LA ENERGIA

La energía es definida como la capacidad para realizar un trabajo y la célula necesita energía para poder desarrollas sus funciones,  pero una definición específica es la capacidad de efectuar cambios específicos  puesto que la vida se rige de cambios y de la continua disponibilidad de energía.

La célula necesita energía para efectuar  e impulsar síes tipos de cambios, a) trabajo sintético(o proceso mayor mente ilustrado en la fotosíntesis), b) trabajo mecánico(cambios en la localización y orientación en  molécula o estructura subcelular, c) trabajo de concentración (movimiento de moléculas a través de  una membrana en contra de un gradiente de concentración), d) trabajo eléctrico( movimiento de iones a través de la membrana en contra de un gradiente electroquímico), e) calor (aumento de temperatura que se manifiesta al momento de sudar o tirita cuando tiene frio) y f) bioluminicente (producción de luz ejemplo de ello las luciérnagas); a todo este proceso se le conoce como biosíntesis; que es una función  o actividad que la célula realiza todo el tiempo.

La mayoría de los organismos obtienen energía atreves del sol o de las moléculas orgánicas de los alimentos, por lo que los organismos se clasifican en dos grupos basados en su fuente de energía:

El primer grupo de organismos es capaz de captar energía por medio de pigmentos fotosintéticos que almacenan la energía por medio de moléculas como la glucosa y a estos se les conoce como fotótrofos que incluyen plantas, algas sianobacterias, (este determinado grupo  de organismos tiene la capacidad de absorber la luz cuando ya hay pero también tiene la capacidad de sobrevivir o funcionar sin ella.) Y el segundo grupo denominado Quimiótrofos (comedores de química) estos requieren la ingesta de compuestos químicos como: carbohidratos, grasas, proteínas, en estos se incluyen todos los  animales, hongos y baterías en su mayoría.

El flujo de la energía atreves de la Biosfera

La mayoría de la energía se origina en el sol la que finalmente contribuye a la entropía del universo.

 Este flujo de energía va acompañado de materia pues mientras la energía fluye atreves de los fotótrofos  y llega a los quimiótrofos  la materia fluye cíclicamente entre los dos grupos por medio de la respiración de los quimiótrofos quienes a su vez ya había consumido organismos fotótrofos.

El flujo de la energía atreves de la Biosfera va acompañado de un flujo de materia

La energía entra en la biosfera desprovista de materia, y abandona la misma de manera similar, sin embargo cuando atraviesa la biosfera existe en forma de  energía asociada a los enlaces químicos de moléculas orgánicas oxidables de las células y organismos y como resultado el flujo de energía se asocia al flujo de materia correspondiente.

Bioenergética:

Los principios que gobierna el flujo de energía es denominada Termodinámica, en cambio la bioenergética se considera una termodinámica aplica y se ocupa de la aplicación a los principios de termodinámica a procesos del mundo biológico. Para entender el flujo de energía es necesario comprender los sistemas, el calor y el trabajo.  Puesto que la energía existe en diversas formas pero todos ellos dominados por  principios bióticos  de energética.

El intercambio de energía que se produce entre un sistema y su entorno se produce de dos formas; como calor (transferencia de energía de un lugar a otro desde el lugar caliente al más frio, siendo este una forma de energía muy útil en muchas máquinas para la realización de trabajo mecánico) y como trabajo (es el uso de energía para realizar cualquier proceso distinto del flujo del calor, como lo es el trabajo celular.).

 Para poder contar la cantidad de energía en química biológica se utiliza una medida a la cual se le llama como caloría (cal).

 La energía termodinámica está basada en el calor que se aplica a todas las formas de energía y la unidad alterna de energía es el julio (J).en cuanto a las variaciones de energía se miden por mol, pero la unidad en la que encontraremos común mente la energía es nombrada como caloría.

Las tres leyes de la termodinámica resumen el flujo de energía y sus principios que la rigen La primera ley de la termodinámica dice que la energía se conserva,  y que no importa el movimiento que realice la energía siempre va ser la misma y constante, aun cuando su forma cambie. La segunda ley dice que las reacciones tienen direccionalidad y que la energía puede ser conservada o liberada de nuevo al entorno, esta ley también es conocida como ley de la espontaneidad termodinámica. De hecho la segunda ley nos ayuda para por que no permite predecir en qué dirección discurrirá  una reacción.

La entropía (es una mediada de aleatoriedad o desorden ) y la energía son dos medios alternativos para evaluar la espontaneidad termodinámica, de esta manera se explica la segunda ley de termodinámica pues siempre que sucede un proceso en la naturaleza, entre los sucesos  espontaneo y las variaciones de la entropía (desorden del universo) aumentan invariablemente lo que nos lleva a utilizar el termina energía libre que es a lo que llego el biólogo Willard Gibbs quien fue el primero en desarrollar el concepto. Hay variaciones en la energía libre debido a la oxidación y la glucosa, lo cual nos muestra que la espontaneidad no es suficiente para demostrar si un suceso ocurrirá.

Entender la energía libre:

 Para entender la energía libre  debe calcularse a que distancia se encuentra del equilibrio la reacción, para ello los bioquímicos han desarrollado condiciones arbitrarias que definen el estado estándar que facilita la descripción y comparación de las variaciones de la energía libre de las reacciones químicas. Que hace alusión a condición estándar de temperatura, presión y concentración de iones. Cuando el valor nos da positivo denota  que el reactivo (glucosa-fosfato) es predomínate y significa que la reacción no es espontanea es decir imposible. Al contrario del valor negativo que nos denota que una reacción puede suceder en la realidad.

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