El metabolismo celular

EL METABOLISMO CELULAR

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar dentro de las células de los seres vivos.

El metabolismo tiene una serie de funciones importantes para nuestro organismo, que son: obtención de energía mediante la degradación de moléculas orgánicas, obtención de moléculas precursoras importantes para la síntesis de biomoléculas y la síntesis de biomoléculas a partir de moléculas más sencillas.

Encontramos dos grupos de rutas metabólicas: catabolismo y anabolismo.

El catabolismo es un conjunto de reacciones que tienen como objetivo la obtención de energía. Estas reacciones son procesos de degradación, por tanto son reacciones exergónicas. Un ejemplo de este sería la respiración celular y las fermentaciones.

El anabolismo es un conjunto de reacciones que tienen como objetivo la síntesis de moléculas. Estas reacciones son procesos en los cuales se consume energía, por tanto son reacciones endergónicas. Unos ejemplos de este serían la fotosíntesis y la quimiosíntesis.

REACCIONES OXIDACIÓN-REDUCCIÓN

Las reacciones químicas son transformaciones energéticas y cuando en esas reacciones se produce una transferencia de electrones se conocen con el nombre de reacciones de oxidación-reducción.

Las sustancias se oxidan cuando se forman enlaces nuevos con oxígenos o cuando se rompen enlaces con hidrógenos, las sustancias se reducen cuando se rompen enlaces con oxígenos o cuando se forman nuevos enlaces con hidrógenos.

fuente: creación propia

ORGANÍSMOS HETERÓTROFOS Y AUTÓTROFOS

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TRANSPORTE DE ENERGÍA

Las reacciones exergónicas son las que producen energía, esta se usa para impulsar los procesos de las reacciones endergónicas, que requieren energía. Esto significa que son reacciones acopladas.

Las moléculas más importantes que transmiten hidrógenos son el NAD+ y el FAD. Son coenzimas con la función de transportar hidrógeno (quedan reducidas ya que lo aceptan) en una reacción y donan ese hidrógeno a otra (se oxidan).

Forma reducida de las coenzimas: NADH y FADH2. Cuando esta forma reducida participa en una reacción de oxidación-reducción transfieren 2 hidrógenos al agente oxidante.

*Definición coenzima: son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que transportan grupos químicos entre las diferentes enzimas del organismo con el fin de favorecer el fin de las mismas.

REGULACIÓN DEL METABOLISMO. LAS ENZIMAS

Las enzimas son moléculas orgánicas proteicas, con estructura terciaria y globulares, que catalizan de forma específica determinadas reacciones bioquímicas uniéndose a la molécula o metabolito (sustrato) dando lugar al producto.

Estas enzimas, también llamadas catalíticos, aumentan la velocidad de una reacción química sin cambiar la naturaleza de esta. La enzima sale de la reacción igual que entra.

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El centro activo de una enzima es el lugar donde se une el sustrato.

La cantidad de energía necesaria para que se proceda la reacción se llama energía de activación.

CATABOLISMO

Como ya hemos dicho antes el catabolismo se basa en la obtención de energía a través de reacciones químicas.

Las rutas católicas más importantes son:

-Glucólisis: en este proceso la glucosa se degrada hasta obtener 2 moléculas de piruvato (3 carbonos).

-B-oxidación: conjunto de reacciones en las cuales se produce la degradación de los ácidos grasos.

-Las transaminación y desanimación: conjunto de reacciones por las cuales de degradan aminoácidos.

Estas 3 rutas convergen la formación de una molécula de 2 átomos de carbono, Acetil-CoA, que se incorpora al ciclo de Krebs o el ciclo del ácido cítrico.

CATABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS.

Los glúcidos son las principales moléculas de las cuales se obtiene energía. El proceso por el cual degradamos la glucosa es la respiración celular.

Se divide en 3 fases: glucólisis, ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones. La glucólisis es el primer paso por el cual la molécula de glucosa se degrada en dos de piruvato. Existen dos vías de degradación, la primera es la respiración aerobia donde sí hay oxígeno, y la segunda llamada anaerobia donde no hay oxígeno.

En el ciclo de Krebs, el piruvato entra en forma de Acetil-CoA, obteniendo una gran cantidad de coenzimas que posteriormente pasarán a la cadena de transporte de electrones para finalmente conseguir el ATP necesario para la célula.

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Dentro de la respiración anaerobia encontramos la fermentación láctica, alcohólica, acética y butírica. Como sabemos en las fermentaciones no interviene el oxígeno, por tanto, el aceptor final cambia. Si la fermentación es láctica el aceptor final es el piruvato y en la fermentación alcohólica es el acetaldehído (metabolito hepático del etanol).

La fermentación láctica se da en microorganismos y en células de organismos superiores (tejido muscular). En condiciones anaerobias el piruvato pasa a lactato, en una reacción catalizada por la enzima lactato deshidrogenasa. Podemos encontrar también que algunas bacterias llevan a cabo estas reacciones como por ejemplo la bacteria lactobacilus y streptpcoccus.

La fermentación alcohólica se da en microrganismos anaerobios, el piruvato se descarboxila y origina acetaldehído que luego pasa a etanol. En este fermentación encontramos levaduras, como por ejemplo saccharomyces cerevisae.

ANABOLISMO

El anabolismo es un conjunto de reacciones que tienen como finalidad la síntesis de moléculas.

Existen dos formas: la fotosíntesis y la quimiosíntesis. La fotosíntesis consiste en la obtención de energía a partir de la luz solar para construir materia y la quimiosíntesis obtiene la energía de las reacciones oxidación-reducción para crear materia.

La fotosíntesis ocurre en las plantas, algas y algunas bacterias. En las células eucariotas ocurre en los cloroplastos, concretamente en los tilacoides.

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La quimiosíntesis es llevada a cabo por algunas bacterias, no fotosintéticas, llamadas nitrificantes. Estas llevan a cabo la oxidación del amoniaco.

Estas bacterias son muy importantes ya que transforman sales inorgánicas que forman parte de los ciclos biogeoquímicos (carbono, azufre...) que sirven para renovar la materia.

Consta de dos fases: la primera es la obtención de energía por medio de reacciones inorgánicas en las que se produce una oxidación que desprende energía en forma de ATP y NADH. La segunda es la producción de materia orgánica por medio del ciclo de Calvin, utilizando la energía de la fase anterior.