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BIOLOGÍA
suficientemente grande. Quizá una mejor manera de
expresar la ecuación 1 sea en la forma
hidrógeno) se explica con la desaparición de masa
durante esas reacciones y la conversión de dicha
masa en energía conforme a la ecuación de Einstein,
2
E= mc . En la actualidad, la materia (masa) se considera un caso especial de la energía, de modo que la
masa que desaparece durante las reacciones nu2
cleares se multiplica por c , que es la velocidad de la
luz elevada al cuadrado, para obtener las asombrosas emisiones de energía asociadas con las bombas
nucleares.
2.21
Aquí puede verse claramente que AG puede ser negativo (hay liberación de energía libre), incluso cuando ΔΗ sea negativo (se absorbe calor), siempre y
cuando el incremento de entropía sea lo bastante
grande. Si se frota éter en la piel, éste se evapora y
la evaporación va acompañada por absorción de calor del entorno (ΔΗ es positivo). Esta reacción exergónica es un fenómeno descendente o espontáneo a
pesar d e que hubo absorción de calor (energía). El
incremento en entropía asociado con la formación de
un gas es tan grande que el valor de Ges negativo.
¿Qué significa reacción exergónica?
Una reacción exergónica es aquella en la que durante su transcurso se libera energía. La energía potencial del estado inicial es mayor que la del estado
final, de modo que la reacción tiende a ocurrir en forma espontánea, como una roca que al estar situada
en la cima de una colina tiende a rodar cuesta abajo.
Si bien es cierto que las reacciones exergónicas tienden a ocurrir por sí mismas, por lo general necesitan
un proceso de activación que las inicie, igual que una
roca debe ser empujada para que comience su descenso. La participación de las enzimas en el inicio de
las reacciones y en la alteración de las velocidades
de éstas se estudia en el capítulo 3.
El análisis matemático puede servir para comprender plenamente el concepto de reacción exergónica. La energía total de un sistema se representa
con Η (de heat, "calor"). En toda reacción hay un
cambio en la energía total respecto al sistema inicial.
Puesto que la letra griega delta (Δ) se usa para simbolizar un cambio, el símbolo ΔΗ representa este
cambio en la energía total (también conocido como cambio de entalpia). El cambio en energía total
está integrado por dos componentes. Uno es el cambio en energía libre del sistema, representado por
AG. La energía libre es el componente que puede
efectuar trabajo útil o que se almacena para realizar
ese trabajo más adelante.
El segundo componente de la energía total es
el cambio en entropía ΔS. Si hay un incremento en
entropía también aumenta la cantidad total de energía disponible, ya que el sistema está cambiando
"cuesta abajo". Dado que el cambio de energía se relaciona con la temperatura, el factor entrópico se designa como TΔS. Ahora tenemos una ecuación para
el cambio de calor (o energía) total en cualquier
transformación:
Si ΔH es negativo, se desprende calor hacia el entorno y la reacción es exotérmica. Pero no todas las
reacciones exotérmicas son exergónicas (capaces
de realizar trabajo). Para que una reacción pueda
considerarse exergónica debe producir energía libre
(ΔG debe ser negativo). A partir de la ecuación
1 resulta claro que ΔΗ puede ser negativo (exotérmico), Incluso cuando ΔG es positivo (endergónico), si el cambio de entropía (ΔS) es negativo y
2.22
¿Qué significa reacción endergónica y en qué se
diferencia de una reacción endotérmica?
Las reacciones endergónicas son, en esencia, reacciones ascendentes y se caracterizan por tener valores G positivos. En las reacciones endergónicas se
absorbe energía libre durante el proceso; en las
reacciones químicas esta energía libre se almacena
en enlaces de alta energía de los productos. Puesto
que esa energía no puede ser creada, debe provenir
de una reacción exergónica acompañante en la cual
se libere la energía libre necesaria para efectuar el
proceso endergónico. Los diversos procesos endergónicos o sintéticos que ocurren dentro de los organismos siempre están asociados con algún proceso
exergónico en el cual se degradan moléculas ricas
en energía. En un automóvil, el movimiento mecánico se logra mediante la transformación degradatona de combustible rico en energía en subproductos
sin energía, como el agua y el dióxido de carbono.
Aunque la mayoría de los procesos endergónicos también son endotérmicos ya que el sistema absorbe calor, ésto no ocurre siempre. Una vez más,
debe tomarse en consideración el cambio en entropía. En biología, lo que más nos interesa es saber si
una reacción es exergónica y ocurrirá espontáneamente o si es endergónica, de modo que necesitará
energía. Por lo común, la transferencia de energía
tiene importancia secundarla.
2.23
¿Qué característica de la molécula de agua le da
a este líquido tantas cualidades esenciales para la
vida?
Las propiedades del agua que favorecen las funciones vitales se deben en buena medida a la disposición de los enlaces del hidrógeno y el oxígeno dentro
de la molécula y a la consecuente distribución de los
electrones. Aunque los hidrógenos y el oxígeno del
agua forman enlaces covalentes, los pares de electrones compartidos están más cerca de la esfera de
Influencia del oxígeno y, por tanto, se forma un dipolo. Los hidrógenos de cada molécula de H2O son los
extremos positivos del dipolo, mientras que el oxígeno forma un doble polo negativo. Los dos hidrógenos