6.1: Energía y Metabolismo - El Papel de la Energía y el Metabolismo

Objetivos de aprendizaje

• Explicar la importancia del metabolismo

Energía y Metabolismo

Todos los organismos vivos necesitan energía para crecer y reproducirse, mantener sus estructuras y responder a sus entornos. El metabolismo es el conjunto de procesos químicos que mantienen la vida que permiten a los organismos transformar la energía química almacenada en moléculas en energía que puede ser utilizada para procesos celulares. Los animales consumen alimentos para reponer energía; su metabolismo descompone los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos para proporcionar energía química para estos procesos. Las plantas convierten la energía luminosa del sol en energía química almacenada en moléculas durante el proceso de fotosíntesis.

Bioenergética y Reacciones Químicas

Los científicos utilizan el término bioenergética para discutir el concepto de flujo de energía a través de sistemas vivos como las células. Los procesos celulares como la construcción y descomposición de moléculas complejas ocurren a través de reacciones químicas paso a paso. Algunas de estas reacciones químicas son espontáneas y liberan energía, mientras que otras requieren energía para proceder. Todas las reacciones químicas que tienen lugar dentro de las células, incluidas las que usan energía y las que liberan energía, son el metabolismo de la célula.

Figura\(\PageIndex{1}\): La mayor parte de la energía proviene del sol, ya sea directa o indirectamente: La mayoría de las formas de vida en la tierra obtienen su energía del sol. Las plantas utilizan la fotosíntesis para capturar la luz solar, y los herbívoros comen esas plantas para obtener energía. Los carnívoros se comen a los herbívoros y los descomponedores digieren la materia vegetal y animal.

Metabolismo celular

Toda tarea que realizan los organismos vivos requiere energía. Se necesita energía para realizar trabajos pesados y hacer ejercicio, pero los humanos también usan mucha energía mientras piensan e incluso mientras duermen. Por cada acción que requiere energía, se producen muchas reacciones químicas para proporcionar energía química a los sistemas del cuerpo, incluidos los músculos, los nervios, el corazón, los pulmones y el cerebro.

Las células vivas de cada organismo utilizan constantemente la energía para sobrevivir y crecer. Las células descomponen los carbohidratos complejos en azúcares simples que la célula puede usar para obtener energía. Las células musculares pueden consumir energía para construir proteínas musculares largas a partir de pequeñas moléculas de aminoácidos. Las moléculas pueden modificarse y transportarse alrededor de la célula o pueden distribuirse a todo el organismo. Así como se requiere energía tanto para construir como para demoler un edificio, se requiere energía tanto para la síntesis como para la descomposición de moléculas.

Muchos procesos celulares requieren un suministro constante de energía proporcionada por el metabolismo de la célula. Las moléculas de señalización como las hormonas y los neurotransmisores deben sintetizarse y luego transportarse entre las células. Las bacterias y los virus patógenos son ingeridos y degradados por las células. Las células también deben exportar desechos y toxinas para mantenerse saludables, y muchas células deben nadar o mover los materiales circundantes a través del movimiento de latido de apéndices celulares como cilios y flagelos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Comer proporciona energía para actividades como el vuelo: Un colibrí necesita energía para mantener periodos prolongados de vuelo. El colibrí obtiene su energía tomando alimentos y transformando los nutrientes en energía a través de una serie de reacciones bioquímicas. Los músculos de vuelo en las aves son extremadamente eficientes en la producción de energía.

Puntos Clave

• Todos los organismos vivos necesitan energía para crecer y reproducirse, mantener sus estructuras y responder a sus entornos; el metabolismo es el conjunto de procesos que hace que la energía esté disponible para los procesos celulares.
• El metabolismo es una combinación de reacciones químicas que son espontáneas y liberan energía y reacciones químicas que no son espontáneas y requieren energía para proceder.
• Los organismos vivos deben absorber energía a través de los alimentos, los nutrientes o la luz solar para llevar a cabo procesos celulares.
• El transporte, síntesis y descomposición de nutrientes y moléculas en una célula requieren el uso de energía.

Términos Clave

• metabolismo: el conjunto completo de reacciones químicas que ocurren en las células vivas
• bioenergética: el estudio de las transformaciones energéticas que tienen lugar en los organismos vivos
• energía: la capacidad de hacer trabajo