Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-189

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Energía y metabolismo 155
En este capítulo se estudian algunos de los principios básicos 
que determinan cómo las células capturan, transfieren, almacenan y 
utilizan la energía. Se analizan las funciones del trifosfato de adenosina 
(ATP) y otras moléculas empleadas en conversiones de energía, inclu-
yendo aquellas que transfi eren electrones en reacciones de reducción-
oxidación (redox). También se dedica atención particular a la función 
esencial de las enzimas en la dinámica energética celular. En el capítulo 
55 se analiza el fl ujo de energía en ecosistemas.
7.1 TRABAJO BIOLÓGICO
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
1 Defi nir energía, enfatizando cómo se relaciona con el trabajo y el calor.
2 Dar ejemplos para comparar la energía potencial con la energía cinética.
Energía, uno de los conceptos más importantes en biología, puede com-
prenderse en el contexto de materia, que es todo lo que tiene masa y 
ocupa un espacio. La energía se defi ne como la capacidad para hacer tra-
bajo, que es cualquier cambio de estado o de movimiento de la materia. 
Técnicamente, la masa es una forma de energía, que es la base de la energía 
generada por el Sol y otras estrellas. En el Sol, más de 4 mil millones de 
kilogramos de materia se convierten en energía cada segundo.
En general, los biólogos expresan la energía en unidades de trabajo, 
kilojoules (kJ). También se pueden expresar en unidades de energía ca-
lorífi ca, kilocalorías (kcal), la energía térmica que fl uye de un objeto con 
mayor temperatura a un objeto con menor temperatura. Una kilocaloría es 
igual a 4.184 kJ. La energía calorífi ca no puede realizar trabajo celular por-
que una célula es tan pequeña que tiene regiones que difi eren en tempera-
tura. Por esa razón, actualmente la unidad más preferida por los biólogos es 
el kilojoule. Sin embargo, en este libro se utilizarán ambas unidades porque 
en la literatura científi ca son comunes las referencias a las kilocalorías.
Los organismos realizan conversiones 
entre energía potencial y energía cinética
Cuando un arquero tensa un arco y dispara, la energía cinética, energía 
de movimiento es utilizada para efectuar este trabajo (FIGURA 7-1). La 
tensión resultante en el arco y en la cuerda representa la energía alma-
cenada o potencial. La energía potencial es la capacidad para realizar 
trabajo como consecuencia de la posición o del estado. Cuando la cuerda 
es liberada, esta energía potencial se convierte en energía cinética en el 
movimiento del arco, que a su vez impulsa la fl echa.
La mayoría de las acciones de un organismo implican una serie de 
transformaciones energéticas que ocurren conforme la energía cinética 
se convierte en energía potencial o viceversa. La energía química, que 
es la energía potencial almacenada en los enlaces químicos, es de particu-
lar importancia para los organismos. En este ejemplo, la energía química 
de las moléculas alimenticias se convierte en energía cinética en las célu-
las musculares del arquero. La contracción de sus músculos, al igual que 
muchas de las actividades efectuadas por un organismo, es un ejemplo 
de energía mecánica, que realiza trabajo al mover la materia.
Repaso
 ■ Cuando usted ejerce tensión sobre un resorte y después lo suelta. 
¿Cómo se relacionan estas acciones con el trabajo, la energía potencial 
y la energía cinética?
7.2 LAS LEYES DE
LA TERMODINÁMICA
OBJETIVO DE APRENDIZAJE
3 Establecer la primera y segunda leyes de la termodinámica, y analizar las 
implicaciones de esas leyes en relación con los organismos.
La termodinámica, el estudio de la energía y sus transformaciones, 
gobierna todas las actividades del universo, desde la vida y muerte de 
células hasta la vida y muerte de estrellas. En el contexto de la termodi-
námica, los científi cos utilizan el término sistema para referirse al objeto 
bajo estudio, sea una célula, un organismo, o el planeta Tierra. El resto 
del universo externo al sistema bajo análisis constituye sus alrededores. 
Un sistema cerrado no intercambia energía con sus alrededores, mien-
tras que un sistema abierto sí puede hacerlo (FIGURA 7-2). Los siste-
mas biológicos son sistemas abiertos. Existen dos leyes de energía que 
se aplican a todas las cosas en el universo: la primera y segunda leyes de 
la termodinámica.
La energía total en el universo no cambia
De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, la energía no se 
puede crear o destruir, aunque se puede transferir o convertir de una 
forma a otra, incluyendo las conversiones entre materia y energía. Hasta 
donde se sabe, la masa-energía total presente en la formación del uni-
verso, hace casi 14 mil millones de años, es igual a la cantidad de energía 
POTENCIAL
Energía de posición
CINÉTICA
Energía de movimiento
FIGURA 7-1 Energía potencial y energía cinética
La energía química potencial liberada mediante la respiración celular se 
convierte en energía cinética en los músculos, que hacen el trabajo de 
estirar el arco. La energía potencial almacenada en el arco estirado se 
transforma en energía cinética conforme la cuerda impulsa la fl echa hacia 
su objetivo. 
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	Parte 2 Transferencia de energía a través de sistemas vivos 
	7 Energía y metabolismo
	7.1 Trabajo biológico
	Los organismos realizan conversiones entre energía potencial y energía cinética
	Repaso
	7.2 Las leyes de la termodinámica
	La energía total en el universo no cambia