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La energía para la vida

La vida depende en términos generales de un complejo proceso de reacciones químicas que se producen en las células denominado metabolismo y muchas de esas reacciones químicas usualmente requieren de energía externa a la célula o de la que la célula ha almacenado como energía potencial partiendo de energía externa.

La fuente primaria de energía externa para el sostenimiento de la vida es el sol que produce radiaciones luminosas portadoras de energía que alcanzan de manera continua la superficie del planeta. La cantidad de energía que llega a la superficie de la Tierra procedente del sol en colosal y se estima en unas 13 000 000 000 000 000 000 000 000 calorías por año. De toda esa enorme cantidad energética las plantas, las algas y algunas bacterias capturan una pequeña fracción a través del proceso conocido como fotosíntesis y la almacenan en enlaces químicos al formar sustancias más complejas partiendo de sustancias más simples accequibles en el entorno. Las dos sustancias primarias simples utilizadas como "materias primas" para la fotosíntesis son el agua y el dióxido de carbono (CO2) y el producto resultante con la energía almacenada es un azúcar.

La energía se almacena en los enlaces covalentes entre los átomos de las moléculas del azúcar y puede ser liberada en una reacción química posterior para utilizarla en el metabolismo de las células.


Durante las reacciones químicas la energía almacenada en un enlace químico puede transferirse de unas moléculas a otras. En ciertas reacciones químicas conocidas como reacciones redox o reacciones de oxidación-reducción se transfieren electrones entre unos átomos o moléculas y otras. La molécula que recibe los electrones se dice que sufre una reducción, mientras aquella que los dona sufre una oxidación, y como los electrones necesariamente se conservan durante la reacción, siempre en una reacción química una de las moléculas se oxida mientras la otra se reduce, y de ahí el nombre del tipo de reacción. Las reacciones redox son una vía para transferir energía de unas moléculas a otras y este tipo de reacción juega un rol clave en el flujo de energía en los procesos biológicos ya que cuando un electrón pasa de un átomo a otro lleva con él cierta cantidad de energía. Por lo tanto, la molécula que se reduce tiene más energía después de la reacción que aquella que se oxida.

El contenido energético de un electrón depende de la distancia a la que se encuentra del núcleo del átomo y de cuan intensa es la fuerza de atracción entre electrón y núcleo. Comúnmente los electrones que se encuentran cerca del núcleo, y son retenidos con fuerza por este, son portadores de menor energía que los que están más lejos y retenidos con menor fuerza. Cuando el átomo absorbe energía de una fuente externa como la luz o el calor puede suceder que alguno de sus electrones "salten" a niveles más lejanos y más energéticos. Si uno de estos electrones abandona el átomo en una reacción de oxidación-reducción y pasa a otro, la energía agregada al electrón viaja con él y entonces orbita el segundo átomo a un nivel energético más elevado. Luego esta energía adicional almacenada como energía potencial se libera al volver el electrón a su nivel normal y puede ser utilizada. Note que en este proceso el resultado neto final es la transferencia de energía desde la luz o el calor a una forma utilizable por el organismo vivo.



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