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Contenido: La vida sobre la Tierra depende del flujo de energía proveniente del Sol, es transformada en energía mecánica y química.

La energía: seres vivos

La vida sobre la Tierra, depende del flujo de energía procedente de las reacciones que tienen lugar en el corazón del Sol. Sólo una pequeña fracción de la energía solar que alcanza a la Tierra se transforma, por medio de una serie de procesos llevados a cabo por las células de las plantas y otros organismos fotosintéticos, en la energía que impulsa todos los procesos vitales. Los sistemas vivos cambian una forma de energía en otra, transformando la energía radiante del Sol en la energía química y mecánica utilizada por todo ser vivo. Este flujo de energía es la esencia de la vida.

Ejemplo del porcentaje de energía que queda contenida en la biomasa de un cultivo.

Producción potencial de un cultivo por MJ de radiación incidente

Producción potencial de un cultivo por MJ de radiación incidente

  Energía
MJ/m²
Flujo
mol/m²
 
mol/m²
Masa
g/m²
 
Radiación solar incidente12,06
 PAR incidente0,450   
 
Pérdida por reflexion -0,16  
 
Pérdida por absorción inefectiva -0,21  
 
Flujo de fotones disponibles para fotosintesis 1,69Flecha phi 
 
(CH2O) producido  0,1695,07 (1)
 
Pérdida por respiracion   -1,67
 
Producción neta 0,053   3,40 (2)

(1) 30 g mol-2

(2) 0,0156 MJ g-1

Eficiencia de utilización de la energia total incidente: 5,3 %

Eficiencia de la utilización de la energia fotosinteticamente activa incidente (ε): 12,0 %

Hay dos procesos principales y complementarios por los que la energía fluye a través de la biosfera: La glucólisis y la respiración son procesos de degradación de sustancias por los que se obtiene energía. La fotosíntesis, llevada a cabo por autótrofos, es un proceso por el cual la energía lumínica se convierte en energía química y el carbono se fija en compuestos orgánicos.

La vida sobre la Tierra
La vida sobre la Tierra

Flujo de energía

Los sistemas vivos convierten la energía de una forma en otra a medida que cumplen funciones esenciales de mantenimiento, crecimiento y reproducción. En estas conversiones energéticas, como en todas las demás, parte de la energía útil se pierde en el ambiente en cada paso, en forma de calor, radiación, reflexión, fosforescencia o fluorescencia.

Las leyes de la termodinámica gobiernan las transformaciones de energía:

Las transformaciones energéticas en las células vivas implican el movimiento de electrones de un nivel energético a otro y, frecuentemente, de un átomo o molécula a otro. Las reacciones de oxidación-reducción implican movimiento de electrones de un átomo a otro. Un átomo o molécula que pierde electrones se oxida; el que los gana se reduce.

El total de las reacciones químicas que ocurren en las células constituyen el metabolismo. Las reacciones metabólicas ocurren en series, llamadas vías, cada una de las cuales sirve a una función determinada en la célula. Cada paso en una vía es controlado por una enzima específica. Las reacciones escalonadas de las vías enzimáticas les permiten a las células llevar a cabo sus actividades químicas con una notable eficiencia, en lo que concierne a la energía y a los materiales.

Las enzimas funcionan como catalizadores biológicos. Así, disminuyen la energía de activación e incrementan enormemente la velocidad a la que se producen las reacciones químicas. Las reacciones catalizadas por enzimas están bajo una estricta regulación celular. Los principales factores que influyen sobre la velocidad de las reacciones enzimáticos son las concentraciones de enzima y de sustrato y la disponibilidad de los cofactores requeridos. Muchas enzimas son sintetizadas por las células o activadas sólo cuando son necesarias.

El ATP es el principal transportador de energía en la mayoría de las reacciones que tienen lugar en los sistemas vivos. Las células son capaces de llevar a cabo procesos y reacciones endergónicas (tales como reacciones biosintéticas, transporte activo o el movimiento de microtúbulos, con gasto de energía) acoplándolas a reacciones exergónicas que suministran un exceso de energía. Estas reacciones acopladas generalmente involucran a compuestos trifosfato como el ATP u otros.

• Bibliografía:

Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)

 

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