¿Qué forma de energía se almacena en los alimentos?
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El átomo tiene dos tipos de energía almacenada, la energía potencial química y la nuclear. Hablaremos de la energía potencial química en esta unidad, pero ten en cuenta que en el núcleo de un átomo hay una increíble cantidad de energía almacenada entre protones y neutrones y que sólo se libera durante las reacciones nucleares, como se muestra a la derecha.
La quema de combustibles es un buen ejemplo de cómo la energía química se convierte en otras formas de energía como la luz, el calor y el sonido. El vídeo de la derecha muestra una reacción química que libera la energía química almacenada en el azúcar en forma de calor, luz y sonido.
Una liberación más violenta de energía química tiene lugar cuando el hidrógeno y el oxígeno se encienden. Durante esta reacción química, las moléculas de hidrógeno y oxígeno reaccionan entre sí para formar agua y, en el proceso, liberan una gran cantidad de energía que caracteriza la explosión que se muestra en el vídeo.
La energía se mantiene en los enlaces químicos que mantienen unidos los átomos en la molécula. Al producirse una reacción química, las moléculas se rompen y sus átomos se recombinan para formar nuevas sustancias. Estas sustancias tienen átomos unidos por enlaces químicos con menos energía que los reactantes. El exceso de energía se desprende en forma de calor, luz o sonido.
Qué es la molécula de almacenamiento de energía
Los organismos vivos utilizan dos tipos principales de almacenamiento de energía. Las moléculas ricas en energía, como el glucógeno y los triglicéridos, almacenan energía en forma de enlaces químicos covalentes. Las células sintetizan estas moléculas y las almacenan para liberar posteriormente la energía. La segunda forma más importante de almacenamiento de energía biológica es la electroquímica y adopta la forma de gradientes de iones cargados a través de las membranas celulares. Este proyecto de aprendizaje permite a los participantes explorar algunos de los detalles de las moléculas de almacenamiento de energía y el almacenamiento de energía biológica que implica gradientes de iones a través de las membranas celulares.
La grasa en sí misma tiene un alto valor energético o calorífico y puede quemarse directamente en el fuego. En el cuerpo humano, y presumiblemente en otros animales, cumple una serie de funciones, ya que hay diferentes tipos de grasas, pero a efectos de la discusión aquí, las grasas se encuentran frecuentemente asociadas a cada uno de los órganos del cuerpo.
Por ejemplo, hay un depósito de grasa en el corazón y sólo hace relativamente poco tiempo que se comprendió que éste actúa como almacenamiento temporal de energía. Si pensamos en el sistema sanguíneo que fluye alrededor del corazón, los niveles de glucosa en él pueden fluctuar en función de una serie de factores, como si se ha digerido recientemente una comida o se ha realizado una actividad extenuante. Como ocurre con la mayoría de las máquinas, los aportes constantes causan menos tensión en el sistema que las grandes fluctuaciones, y la mencionada grasa cardíaca ayuda a suavizar durante esos períodos de escasez y permite al corazón seguir funcionando sin esfuerzo adicional.
Energía almacenada en los enlaces químicos de una molécula de carbohidrato
Hay algunas moléculas de nutrientes importantes que son estructuras poliméricas y se almacenan en el cuerpo como las propias estructuras poliméricas. Estas estructuras se forman con la ayuda de enlaces covalentes entre las moléculas monoméricas de nutrientes. Los nutrientes poliméricos pueden ser sometidos al metabolismo y a la digestión para que se produzcan las moléculas más pequeñas que pueden dar lugar a la producción de energía.
Aprender sobre las moléculas orgánicas. Comprender los cuatro tipos de moléculas orgánicas y cómo las moléculas orgánicas están relacionadas con todos los seres vivos. Identificar los polímeros y monómeros orgánicos, así como los grupos funcionales básicos y sus estructuras.
¿Los enlaces químicos liberan energía?
Las células, al igual que los humanos, no pueden generar energía sin localizar una fuente en su entorno. Sin embargo, mientras que los humanos buscan sustancias como los combustibles fósiles para alimentar sus hogares y negocios, las células buscan su energía en forma de moléculas de alimentos o de luz solar. De hecho, el Sol es la fuente de energía por excelencia para casi todas las células, ya que los procariotas fotosintéticos, las algas y las células vegetales aprovechan la energía solar y la utilizan para fabricar las complejas moléculas alimentarias orgánicas de las que dependen otras células para obtener la energía necesaria para mantener el crecimiento, el metabolismo y la reproducción (Figura 1).
Los nutrientes celulares se presentan en muchas formas, como los azúcares y las grasas. Para proporcionar energía a una célula, estas moléculas tienen que atravesar la membrana celular, que funciona como una barrera, pero no infranqueable. Como las paredes exteriores de una casa, la membrana plasmática es semipermeable. De la misma manera que las puertas y las ventanas permiten que las necesidades entren en la casa, varias proteínas que atraviesan la membrana celular permiten que determinadas moléculas entren en la célula, aunque pueden requerir un cierto aporte de energía para realizar esta tarea (Figura 2).