Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-190

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156 Capítulo 7 
mil millones de años, toda la energía existirá como calor uniformemente 
distribuido a través del universo. Si eso pasa, entonces el universo dejará 
de operar porque no será posible realizar ningún trabajo. Todo estará 
a la misma temperatura, así que no habrá manera de convertir energía 
térmica del universo en energía mecánica utilizable.
Como consecuencia de la segunda ley de la termodinámica, ningún 
proceso que requiera una conversión de energía es 100% efi ciente ya que 
mucha energía es dispersada como calor, incrementando la entropía. Por 
ejemplo, el motor de un automóvil, que convierte la energía química de 
la gasolina en energía mecánica, tiene una efi ciencia entre el 20% y 30%. 
Así, sólo del 20% al 30% de la energía original almacenada en los enlaces 
químicos de las moléculas de gasolina realmente se transforma en ener-
gía mecánica; el otro del 70% al 80% se disipa como desecho calórico. 
La energía empleada en nuestras células tiene un 40% de efi ciencia y 
cede la energía restante en forma de calor a los alrededores.
Los organismos tienen un alto grado de organización, y a primera 
vista puede parecer que no cumplen la segunda ley de la termodinámica. 
Conforme los organismos crecen y se desarrollan, mantienen un elevado 
nivel de orden y no parecen irse desorganizando. Sin embargo, los orga-
nismos son sistemas abiertos; conforme pasa el tiempo sostienen su ni-
vel de orden sólo con la constante entrada de energía de sus alrededores. 
Por esto las plantas deben realizar la fotosíntesis y los animales deben 
comer. Aunque, dentro de los organismos, el orden puede tender a in-
crementarse temporalmente, la entropía total del universo (organismos 
más alrededores) siempre aumenta con el tiempo.
Repaso
 ■ ¿Cuál es la primera ley de la termodinámica? ¿La segunda ley?
 ■ Algunas veces la vida se describe como una batalla constante contra 
la segunda ley de la termodinámica. ¿Qué hacen los organismos para 
triunfar en esta batalla sin violar la segunda ley?
7.3 ENERGÍA Y METABOLISMO
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
4 Analizar cómo los cambios de energía libre en una reacción están 
relacionados con los cambios en entropía y entalpía.
5 Distinguir entre reacciones exergónicas y endergónicas, y ejemplifi car 
cómo se pueden acoplar.
6 Comparar la dinámica energética de una reacción en equilibrio con la 
dinámica de una reacción fuera del sistema en equilibrio.
Las reacciones químicas que le permiten a un organismo realizar sus 
actividades, crecer, moverse, mantenerse y repararse a sí mismo; re-
producirse; y responder a estímulos, constituyen su metabolismo. Del 
capítulo 1 recuerde que el metabolismo es la suma de todas las acti-
vidades químicas que ocurren en un organismo. El metabolismo de un 
organismo consiste en muchas series de reacciones químicas, o rutas 
metabólicas que se cruzan. El anabolismo y el catabolismo son las dos 
principales rutas del metabolismo. El anabolismo incluye las diversas 
rutas en las que se sintetizan moléculas complejas a partir de sustancias 
más simples, como la unión de aminoácidos para formar proteínas. El 
catabolismo incluye las rutas en las que grandes moléculas se dividen 
en moléculas más pequeñas, como en la degradación de almidón para 
formar monosacáridos.
actual en el universo. Ésta es toda la energía que puede estar presente en 
el universo. De igual forma , la energía de cualquier sistema más la de sus 
alrededores es constante. Un sistema puede absorber energía de sus al-
rededores, o puede dar a éstos alguna energía, pero siempre es el mismo 
contenido de energía total de ese sistema más sus alrededores.
Como se especifi ca con la primera ley de la termodinámica, los or-
ganismos no pueden crear la energía que requieren para vivir. Entonces, 
éstos deben capturar energía del ambiente y convertirla a una forma que 
se pueda utilizar para trabajo biológico.
La entropía del universo es creciente
La segunda ley de la termodinámica establece que cuando la energía 
se convierte de una forma a otra, alguna energía utilizable, es decir, ener-
gía disponible para efectuar trabajo, se convierte en calor que se dispersa 
en los alrededores (vea la fi gura 55-1 para una ilustración del fl ujo de 
energía a través de un ecosistema). Como aprendió en el capítulo 2, el 
calor es la energía cinética de partículas en movimiento aleatorio. A di-
ferencia de la energía calorífi ca, que fl uye de un objeto de mayor tempera-
tura a otro con menor temperatura, este movimiento aleatorio no puede 
realizar trabajo. Como resultado, en el universo disminuye la cantidad de 
energía utilizable para efectuar trabajo.
Es importante entender que la segunda ley de la termodinámica es 
consistente con la primera ley; es decir, en el universo no está disminu-
yendo la cantidad total de energía. Sin embargo, en el universo sí está 
disminuyendo la cantidad total de energía utilizable o disponible para 
efectuar trabajo.
La energía en forma menos utilizable es más difusa, o desorgani-
zada. La entropía (S) es una medida de este desorden, o aleatoriedad; 
la energía utilizable tiene baja entropía, está organizada, mientras que la 
energía desorganizada, como el calor, tiene alta entropía.
En el universo la entropía se está incrementando en forma continua 
en todos los procesos naturales. Quizás en algún momento, dentro de 
(a) Un sistema cerrado no in-
tercambia energía con sus alre-
dedores.
(b) Un sistema abierto inter-
cambia energía con sus alrede-
dores.
Sistema 
cerrado
AlrededoresAlrededores
Intercambio 
de energía
Sistema 
abierto
FIGURA 7-2 Sistemas cerrados y abiertos
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	Parte 2 Transferencia de energía a través de sistemas vivos 
	7 Energía y metabolismo
	7.2 Las leyes de la termodinámica
	La entropía del universo es creciente
	Repaso
	7.3 Energía y metabolismo