ENERGÍA Y METABOLISMO. GENERALIDADES

ENERGÍA Y METABOLISMO. GENERALIDADES

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Liliana Tudesco.

OBJETIVOS

Al finalizar la unidad los estudiantes habrán podio desarrollar la capacidad cognitiva para:

• Analizar los seres vivos como sistemas abiertos
• Caracterizar los seres vivos de acuerdo a las formas de obtención de energía y de carbono
• Reconocer la importancia de las leyes de la termodinámica en el estudio de los procesos biológicos

CONOCIMIENTOS TEÓRICOS NECESARIOS

Conceptos de materia y energía. Concepto de sistema y sus relaciones con el medio. Sistemas abierto, cerrado y aislado. Leyes de la termodinámica. Metabolismo. Anabolismo y catabolismo.  Reacciones exergónicas y endergónicas. Enzimas: su rol en los procesos biológicos. Degradación y síntesis de compuestos.  Transferencia de energía en reacciones químicas.

BIBLIOGRAFÍA

• Capozzo, A. & A. Fernández. 1998. Cuaderno de Biología 4. Metabolismo. Buenos Aires, Editorial Eudeba, 41 pp.
• Capozzo, A. & A. Fernandez. 1998. Cuaderno de Biología 2. Bioenergética y enzimas. Buenos Aires,  Ed. Eudeba. 54 pp.
• Cereijido, M. 1976. Segunda aproximación a los sistemas biológicos: estados estacionarios. En: Orden, equilibrio y desequilibrio. Una introducción a la Biología. México, Editorial Nueva Imagen. pp. 59-67.
• Cereijido, M. 1981. Termodinámica y el origen de la vida. Conferencia en homenaje al Dr. Oparin, 1981, México.
• Curtis, H & N. S. Barnes. 2000. Biología. Buenos Aires, Editorial Médica Panamericana S.A. 1586 pp.
• Curtis, H., Barnes, N.S., Schnek, A. & G. Flores. 2006. Invitación a la Biología. Buenos Aires,  Editorial Médica Panamericana. 794 p.
• De Robertis EMF (h), Hib J, Ponzio RO. 2003. Biología Celular y Molecular. Buenos Aires, Ed. El Ateneo. Buenos Aires.
• Lehninger, A.L. 1981. Bioquímica. Barcelona, Editorial Omega. 1117 pp.
•  Purves, W, Sadava, D, Orians, G. & C. Heller. 2003. Vida. La Ciencia de la Biología. Buenos Aires, Editorial Médica Panamericana. 1173 pp.

ACTIVIDADES PREVIAS

(individuales)

1. Responde Verdadero (V) o Falso (F) y justifica tu respuesta

1. Durante el día se llevan a cabo las reacciones metabólicas relacionadas con el catabolismo y por la noche las del anabolismo                                                                (……….)

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1. El ATP es la molécula que almacena energía                                        (……….)

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1. Todos los organismos respiran                                                        (………..)

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1. Las plantas respiran igual que los animales                                                (………)

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1. El estado de equilibrio es sinónimo de vida                                                (………)

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INTRODUCCIÓN

La vida sobre la Tierra depende del flujo de energía procedente de las reacciones termonucleares del Sol. Un tercio de esa energía es devuelta al espacio en forma de luz. La mayoría de los 2/3 restantes es absorbida por la Tierra y se convierte en calor. Una pequeña fracción (menos del 1 %) de la energía solar que llega al planeta se transforma, por medio de una serie de reacciones llevadas a cabo por las células de las plantas y otros organismos fotosintéticos, en la energía que impulsa todos los procesos vitales. Los sistemas biológicos son capaces de llevar a cabo transformaciones energéticas.

        Todas las funciones de la materia viva pueden ser consideradas bajo el nombre de metabolismo y autoperpetuación. El metabolismo comprende aquellos procesos que permiten a un sistema biológico llevar adelante sus procesos vitales. Entendemos por metabolismo al conjunto de reacciones físico-químicas que ocurren en un sistema biológico. Estas reacciones, enmarcadas en procesos complejos que responden a un patrón general en todos los organismos, son necesarias para la homeostasis, es decir, para el mantenimiento de un medio interno relativamente estable,  el cual resulta de un constante intercambio de materia y energía entre el sistema biológico y su entorno. Para el mantenimiento de ese estado estacionario, es necesario un ingreso constante de energía. Esta energía es obtenida a partir de moléculas combustibles mediante reacciones químicas que oxidan dichas moléculas.

        Los procesos metabólicos comprenden principalmente la nutrición, que suministra las materias primas; la respiración que libera energía de forma utilizable a partir de algunas de las materias primas; y la utilización de las materias primas y de la energía en actividades químicas tales como la síntesis y a menudo también en actividades físicas como el movimiento. Las tres funciones de nutrición, respiración y síntesis, entonces, representan en conjunto el metabolismo.

ACTIVIDADES

1. Lectura y análisis de la Conferencia “Termodinámica y Origen de la Vida”, dictada por el Dr. Cereijido (1981).

Extracto de una conferencia que se denominó “Termodinámica y el Origen de la Vida” de un científico argentino, residente en México, el Dr. Marcelino Cereijido. Esta conferencia la pronunció con motivo del homenaje a Alexandr Ivánovich Oparín (pionero en el desarrollo de teorías bioquímicas sobre el origen de la vida) que se hiciera en el año 1981.

(Tomado de Prociencia. Biología. Módulo I: Hacia la vida: ¿Es posible encontrar el camino?, pp. 215-217)

Organismo, información, energía

        “Sabemos que los organismos biológicos tienen un grado de organización tan característico que si alguien encuentra un objeto con cierta organización estructural puede fácilmente decir si es biológico o no. En realidad, la estructura está tan ligada al funcionamiento que, por ejemplo, cuando un patólogo mira una pieza de anatomía puede decir mucho de la historia de los procesos que llegaron a producirla. Tengamos en cuenta que tanto para organizar y producir una estructura como para reconocerla, se requiere de información y que la información cuesta energía. Un organismo biológico, por más simple que sea, tiene una organización producto de una historia, durante la cual se acumuló una gran cantidad de información a expensas de una cantidad también muy grande de energía.

        El origen energético de la organización biológica se cuestionó en todos sus aspectos apenas se hubo asimilado las primeras enseñanzas de la termodinámica. Veamos a continuación algunos de estos aspectos.

        Antes de que apareciera la vida en la Tierra, el mar era una especie de sopa donde abundaban las moléculas orgánicas del tipo de las que hoy constituyen a los seres vivos. Fue natural que algunos científicos postularan que, en tantos millones de años y dado el enorme volumen de este mar prebiológico y la enorme cantidad de sustancias adecuadas que poseía, las circunstancias fortuitas hicieran que se “armara” algo vivo y así comenzara la vida en el planeta. Había sido como si pusiéramos las piezas de un reloj en una bolsita y jugáramos con ella, tirándola, pateándola para todos lados, con lo cual las piezas adoptarían distintas distribuciones, y pasáramos millones de años tratando de ver si de repente, el azar, en alguno de esos ordenamientos, se armara un reloj. Esta forma de ver las cosas atrajo a muchos científicos.

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