METABOLISMO

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que ocurren dentro de las células.

Las principales funciones del metabolismo celular son:

• Obtener energía química para realizar trabajo mecánico, transporte activo, generar calor, etc.
• Sintetizar biomoléculas para crear y mantener las estructuras celulares o almacenarlas como reserva energética.

1.2. Tipos de Metabolismo

Catabolismo

El catabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas que degradan moléculas orgánicas complejas (glúcidos, lípidos y proteínas) en moléculas más simples, liberando energía que se almacena como ATP.

Características:

• Reacciones oxidativas: las moléculas orgánicas se oxidan, liberando electrones y protones (H+).
• Reacciones exergónicas: liberan energía.
• Rutas metabólicas convergentes: a partir de diversos sustratos, se obtienen pocos productos finales.

Anabolismo

El anabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas que sintetizan moléculas complejas a partir de moléculas más simples, utilizando energía del ATP.

Características:

• Reacciones de reducción: las moléculas se reducen, captando electrones y protones (H+).
• Reacciones endergónicas: requieren energía.
• Rutas metabólicas divergentes: a partir de pocos reactivos, se obtienen diversos productos.

ENERGÍA DE LAS REACCIONES METABÓLICAS

2.2. Obtención de Energía

Las reacciones anabólicas requieren energía externa. La forma de obtenerla varía según el tipo de célula:

• Células autótrofas: absorben energía del medio externo mediante fotosíntesis o quimiosíntesis, almacenándola en moléculas como el ATP.
• Células heterótrofas: obtienen energía del catabolismo de moléculas orgánicas sintetizadas por otros seres vivos.

2.3. Transferencia de Energía

Reacciones de Oxidación-Reducción

La transferencia de energía implica un flujo de electrones entre moléculas. Las reacciones redox son aquellas en las que una sustancia se oxida (pierde electrones) y otra se reduce (gana electrones).

• En el catabolismo, las moléculas orgánicas se oxidan y las coenzimas se reducen.
• En el anabolismo, las coenzimas se oxidan y otras moléculas se reducen.

Intermediarios Transportadores de Energía, Electrones y Protones

• Transportadores de energía: ATP, GTP, CTP, UTP.
• Transportadores de electrones y protones: NAD, NADP, FAD, FMN.
• Transportadores de otros grupos: Coenzima A (transporta grupos acilo).

Mecanismos de Hidrólisis y Síntesis del ATP

• Hidrólisis del ATP: libera energía al romperse enlaces fosfato.
• Síntesis del ATP: requiere ADP, fosfato y energía. Puede ocurrir por fosforilación a nivel de sustrato o fosforilación oxidativa.

Mecanismos de Transporte de Electrones y Protones

• NAD+: acepta electrones y H+ en reacciones redox.
• NADPH: participa en procesos anabólicos.
• FAD: interviene en el ciclo de Krebs y la β-oxidación.

CATABOLISMO

3.1. Tipos de Catabolismo

Según el compuesto orgánico de partida:

• Glúcidos: glucólisis y ciclo de Krebs/fermentación.
• Lípidos: β-oxidación.
• Proteínas: transaminación, desaminación oxidativa y ciclo de Krebs.

Según el aceptor final de electrones:

• Respiración aerobia: O2.
• Respiración anaerobia: S2, NO-3, SO2-4.
• Fermentación: compuesto orgánico (piruvato).

3.2. El Principal Combustible Metabólico: la Glucosa

Fuentes de Glucosa

• Nutrientes de los alimentos.
• Síntesis por organismos autótrofos.
• Gluconeogénesis.
• Glucogenolisis.

Cómo se Oxida la Glucosa

La glucosa se oxida en dos fases:

• Glucólisis: se obtiene ATP y piruvato.
• Oxidación del piruvato:
  • Respiración celular (aerobia): piruvato se oxida completamente a CO2 y H2O.
  • Fermentación (anaerobia): piruvato se oxida parcialmente.

GLUCÓLISIS

La glucólisis es la degradación de una molécula de glucosa (6C) en dos moléculas de piruvato (3C), obteniendo ATP y poder reductor. Ocurre en el citoplasma y no requiere oxígeno.

Fases:

• Escisión de la glucosa: la glucosa se fosforila y se divide en dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato.
• Obtención de energía: el gliceraldehído-3-fosfato se transforma en piruvato, generando ATP y NADH.

Balance final: 1 glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

RESPIRACIÓN CELULAR

La respiración celular es la oxidación completa de la glucosa en presencia de oxígeno, generando CO2, H2O y una gran cantidad de ATP.

5.1. Descarboxilación Oxidativa del Piruvato

El piruvato pierde un grupo carboxilo como CO2 y se convierte en acetil-CoA, generando NADH.

Reacción global: 2 piruvato + 2 NAD+ + 2 CoA-SH → 2 acetil-CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2

5.2. Ciclo de Krebs

El acetil-CoA se degrada a CO2, generando ATP, NADH y FADH2.

Reacción global: 2 acetil-CoA + 4 H2O + 2 FAD + 6 NAD+ + 2 ADP → 4 CO2 + 2 FADH2 + 6 NADH + 6 H+ + 2 ATP + 2 CoA-SH

Etiquetas: Anabolismo, ATP, catabolismo, Ciclo de Krebs, Energía, glucólisis, metabolismo, respiración celular