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INTRODUCCIÓN

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Transformación de la energía. El guepardo, el animal terrestre más rápido del planeta, transforma la energía de los enlaces químicos de los alimentos en la energía necesaria para perseguir y capturar sus presas.

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Sinopsis

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LA ENERGÍA ES REALMENTE ESENCIAL PARA LA VIDA, PERO ¿QUÉ ES Y POR QUÉ ES TAN IMPRESCINDIBLE PARA LOS SERES VIVOS? LA ENERGÍA ES EL CONSTITUYENTE fundamental del universo. La relación entre la materia y su energía equivalente está definida por la famosa ecuación de Einstein: E = mc2. En otras palabras, la energía y la materia son interconvertibles: la materia es energía condensada. La energía total (E) en joules (kg ⋅ m2/s2) de una partícula es igual a la masa (m) en kilogramos de la partícula multiplicada por la velocidad de la luz (c = 3.0 × 108 m/s) al cuadrado. Sin embargo, la energía se define en general como la capacidad para realizar trabajo. El trabajo es el movimiento molecular organizado que provoca el desplazamiento de un objeto mediante el uso de fuerza y que produce un cambio físico específico (p. ej., la fuerza del flujo de agua mueve las paletas de una turbina en una planta hidroeléctrica). La energía se presenta en muchas formas interconvertibles: gravitacional, nuclear, de radiación, química, mecánica, eléctrica y térmica (calor).

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La radiación electromagnética, la energía eléctrica y la energía química son fuentes de energía de alta calidad, en tanto que el calor es energía de baja calidad. Compárese por ejemplo el potencial de trabajo de la electricidad que ingresa en un edificio llevada por cables eléctricos y la energía calorífica que irradia de una bombilla. En las circunstancias apropiadas, sin embargo, el calor puede ser energía útil. Por ejemplo, el flujo de calor del núcleo de la Tierra al manto, y dentro del manto por el movimiento del magma, es una importante fuerza que contribuye a los ciclos biogeoquímicos.

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La energía fluye continuamente a través de la biosfera. Se origina como energía solar o geotérmica e impulsa el flujo de materia (p. ej., nutrientes) y los procesos bioquímicos en los seres vivos. Hay tres mecanismos de generación de energía que utilizan los seres vivos: fotosíntesis, quimioorganotrofia y quimiolitotrofia. La fotosíntesis (capítulo 13) es un proceso que convierte energía luminosa en energía de enlaces químicos (ATP). Los quimioorganotrofos y los quimiolitótrofos son heterótrofos que generan ATP oxidando compuestos orgánicos e inorgánicos, respectivamente. Todos estos métodos de captura y transformación de energía comprenden reacciones de oxidación-reducción (redox) (que se describen en el capítulo 9) en las que los electrones se transfieren de un donador de electrones a un aceptor de electrones. Los seres vivos usan la energía provista por el ATP para impulsar miles de máquinas moleculares. El trabajo realizado ...

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