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BIOLOGÍA
Problemas resueltos
5.1
Como se explicó en el capítulo 3, puede pensarse en
la energía como la capacidad de realizar trabajo útil.
Los sistemas vivos están muy ordenados y su alto
grado de organización está sujeto a una decadencia
que los conduce a la aleatoriedad, lo cual concuerda
con la tendencia universal hacia el desorden (entropía). Sólo con la captura y el consumo de nuevas formas de energía ordenada, la cual sirve para construir
sistemas vivos con un alto grado de orden, es posible resistir esa tendencia a la aleatoriedad. Para sostener la vida, la energía cinética del calor que sale
del organismo debe ser reemplazada con la energía
potencial de moléculas ordenadas presentes en los
alimentos; por ejemplo, carbohidratos, proteínas y
lípidos. Los sistemas vivos deben trabajar (gastar
energía) para conservar la vida.
5.2
5.4
Si existe una tendencia universal hacia el desorden y la aleatoriedad, ¿cómo se explican el crecimiento, el desarrollo y la complejidad cada vez
mayor de los seres vivos?
La tendencia hacia la aleatoriedad sólo ocurre en un
plano global. Dentro de los seres vivos, cualquier incremento en el orden de una parte está acoplado a
una reducción en el orden de otra parte. Es decir, la
aleatoriedad del sistema entero aumenta, pero una
porción aislada de ese sistema acoplado exhibe mayor orden. En términos termodinámicos, las reacciones endergónicas (en las que se generan nuevos
¿Cuál es la función del ATP en las transformaciones energéticas que ocurren dentro de los
seres vivos?
Esta molécula tan universal en el mundo de la vida
es algo así como una "moneda" energética, es decir,
un medio de intercambio de energía que reduce la
complejidad de los ciclos metabólicos dentro de
la célula. De este modo, todos los mecanismos de
liberación de la energía encerrada en los alimentos
combustibles están encaminados a la formación de
ATP a partir de precursores como el ADP. Del mismo
modo, diversos procesos de consumo de energía,
por ejemplo la contracción muscular y el transporte
activo, utilizan ATP como fuente de energía y lo degradan a ADP. De vez en cuando, el ATP es sustituido por nucleótidos del mismo tipo (véase el Cap. 7);
por ejemplo, citosintrifosfato (CTP) y guanoslntrifosfato (GTP). La energía de estos nucleótidos está
almacenada en los dos últimos enlaces fosfatídicos de la molécula. Esos enlaces de alta energía
suelen representarse con una tilde (~); por ejemplo,
adenosín-P~P~P.
Si la energía no se crea ni se destruye, ¿por qué
necesitamos continuos aportes de energía nueva
para mantenernos vivos? ¿Por qué no recelamos
simplemente la energía que ya tenemos?
En sentido estricto, las leyes de la termodinámica
sólo son aplicables a sistemas cerrados; es decir, a
sistemas herméticamente sellados que no están
en contacto con el entorno. Los seres vivos —por
ejemplo los seres humanos— son sistemas abiertos
que intercambian materia y energía con su entorno y,
por tanto, pierden constantemente sus reservas de
ambos. De hecho, incluso estando aislados del medio seríamos presa de la segunda ley de la termodinámica, la cual afirma que en todas las
transformaciones energéticas hay tendencia a un
mayor desorden en la energía producida. Dado su
menor potencial, las formas de energía desordenadas, por ejemplo, el calor que despiden los seres vivos, ya no pueden efectuar trabajo útil en
circunstancias ordinarias.
5.3
patrones de ordenamiento) están acopladas con
reacciones exergónicas (que reducen el orden) para
permitir tipos específicos de síntesis.
¿Qué relación hay entre las leyes de la termodinámica y la naturaleza de los sistemas vivos?
5.5
¿Qué es la glucólisis y cómo contribuye al bienes
tar de la célula?
Glucólisis significa literalmente "rompimiento o
degradación de glucosa". Es un proceso que
consta de una serie de aproximadamente nueve
reacciones relacionadas, mediante las cuales la glucosa se degrada poco a poco a dos moléculas de un
compuesto más simple: el ácido pirúvico. Este ácido
puede convertirse anaeróbicamente en cualquiera d e
varias formas reducidas; por ejemplo, ácido láctico
o alcohol etílico. En condiciones aeróbicas puede
ingresar en el ciclo de Krebs.
Cada paso de la glucólisis es catalizado por
una enzima específica. La proximidad entre esas enzimas permite que la glucólisis ocurra en forma de un
proceso metabólico integrado al que se denomina
vía. Todas las enzimas de la glucólisis son proteínas
solubles que ya fueron aisladas y cristalizadas, de
modo que los científicos saben mucho acerca de su
estructura y su funcionamiento. La glucólisis se lleva
a cabo en el citoplasma de las células y no dentro de
un organelo específico. Las reacciones glucolíticas
producen una rendimiento neto de dos moléculas de
ATP disponibles para las actividades de la célula,
+
más dos moléculas de NAD reducido que, en última
instancia, puede generar más ATP. En conclusión, la