Reacción exergónica
Definición de reacción exergónica
Una reacción exergónica es una reacción que libera energía libre. Debido a que este tipo de reacción libera energía en lugar de consumirla, puede ocurrir espontáneamente, sin ser forzada por factores externos.
En términos de química, las reacciones exergónicas son reacciones en las que el cambio de energía libre es negativo. La energía libre mide la cantidad total de energía disponible en un sistema; los cambios negativos significan que se ha liberado energía, mientras que los cambios positivos significan que se ha almacenado energía.
Las reacciones en las que se rompen enlaces químicos, liberando la energía en esos enlaces, son a menudo reacciones exergónicas. Estas reacciones en las que se descomponen las sustancias químicas se denominan » catabolismo «, la parte destructiva del metabolismo.
Por el contrario, las reacciones en las que se forman enlaces químicos suelen ser endergónicas. En estas reacciones constructivas donde se crean moléculas complejas, el organismo usa la energía recolectada de la fotosíntesis o la respiración celular y la pone en enlaces químicos. Estas partes creativas del metabolismo se denominan » anabolismo «.
Para los seres vivos, los enlaces químicos en moléculas como azúcares, proteínas y grasas pueden usarse como almacenamiento de energía.
Esto se puede ver en el metabolismo, donde los azúcares, proteínas y grasas se crean consumiendo energía de la fotosíntesis o la respiración celular. Se puede volver a ver cuando el organismo necesita energía y estas moléculas se descomponen.
Dato curioso: la grasa contiene más energía que el azúcar en peso porque las moléculas de grasa contienen más enlaces químicos que las moléculas de azúcar. ¡Cuantos más enlaces contenga la molécula, más energía se puede liberar al romper esos enlaces!
Aunque la descomposición de azúcares, grasas y otras reacciones exergónicas son espontáneas, los seres vivos usan enzimas para acelerar estas reacciones enormemente.
Las enzimas actúan llevando la molécula del sustrato (como una grasa o un azúcar a metabolizar) en una disposición ideal para que comience la reacción. Esto reduce la energía de activación de la reacción exergónica, por lo que es mucho más probable que ocurra.
Funciones de las reacciones exergónicas
Los seres vivos utilizan las reacciones exergónicas para sacar la energía del «almacenamiento» en una molécula, como un azúcar o una grasa, y convertirla en una forma activa como el ATP. Esto se hace rompiendo los enlaces químicos en el azúcar o la grasa y pasando su energía en forma de electrones u otra moneda a una nueva molécula.
El proceso altamente eficiente de respiración celular utiliza cadenas de transporte de electrones y otros equipos químicos altamente especializados para crear 38 moléculas impactantes de ATP a partir de una sola molécula de glucosa (aunque se consumen seis moléculas de ATP en el proceso, para una ganancia neta de 32).
Es posible que los organismos menos eficientes solo puedan aprovechar la energía suficiente de la ruptura de los enlaces de la glucosa para producir algunas moléculas de ATP, ¡pero esto aún es suficiente para mantener la vida!
Ejemplos de reacciones exergónicas
Glucólisis
La glucólisis es el primer proceso utilizado por procariotas y eucariotas por igual para convertir la energía almacenada en el azúcar en ATP. Para los eucariotas, la glucólisis es solo el primer paso en un proceso que conduce a la respiración celular; para los procariotas, la glucólisis puede ser el único medio que tienen para obtener ATP a partir de la glucosa.
El término «glucólisis» proviene de las palabras de raíz «gluco» para azúcar y «lisis» para «dividir». Literalmente significa “división del azúcar”, y eso es exactamente lo que sucede en la glucólisis, donde una molécula de glucosa se divide en dos moléculas de piruvato.
Al romper los enlaces químicos que mantenían unidas las dos moléculas como una, las enzimas de la glucólisis recolectan suficiente energía para producir dos moléculas de ATP.
Los azúcares son una buena forma de almacenamiento de energía para las células porque son bastante estables; a diferencia del ATP, no se descomponen espontáneamente y liberan su energía cada vez que se encuentran con una enzima que necesita energía. Controlar la tasa de conversión de glucosa a ATP permite a la célula controlar la tasa a la que gasta la energía que ha almacenado. Esta puede ser una adaptación que salve vidas en momentos en que la comida escasea.
Respiración celular
En las células eucariotas que practican la respiración celular, las moléculas de piruvato que quedan de la glucólisis se rompen aún más para liberar aún más energía.
El equipo de ruptura de enlaces de la respiración celular es tan avanzado que al final de este proceso, todo lo que queda es dióxido de carbono. ¡La glucosa se ha descompuesto en unidades de un solo carbono!
La energía liberada por esta reacción se recolecta para producir una ganancia neta de 30 moléculas más de ATP, además de las dos obtenidas de la glicólisis.
Catabolismo de ácidos grasos
El catabolismo de ácidos grasos se refiere a la descomposición de los ácidos grasos.
Para los organismos que pueden permitirse el almacenamiento de energía a largo plazo, los ácidos grasos son una excelente manera de hacerlo. Las moléculas de grasa pueden contener mucha más energía que las moléculas de azúcar, porque contienen muchos más enlaces químicos.
Mientras que las moléculas de glucosa contienen 6 átomos de carbono, 6 átomos de oxígeno y 12 átomos de hidrógeno unidos entre sí; los ácidos grasos contienen entre 2 y 26 moléculas de carbono y hasta 2 átomos de hidrógeno por carbono.
En el catabolismo de los ácidos grasos, estas largas cadenas de almacenamiento de energía se descomponen en trozos más pequeños que se pueden descomponer en dióxido de carbono; al igual que con la glucosa en la respiración celular.
Y al igual que la conversión de glucosa en ATP, el control de la tasa de catabolismo de los ácidos grasos permite a los organismos controlar la rapidez con la que utilizan la energía almacenada.
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