Introducción
Metabolismo: Conjunto de procesos, formados cada uno por numerosas reacciones químicas, mediante los que la célula transforma los materiales que ha captado del medio en energía, en moléculas de recambio para sustituir a las gastadas y en nuevas moléculas necesarias para el crecimiento. Conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula, pero no tomado de forma cuantitativa, como suma de reacciones químicas, sino en forma cualitativa puesto que están perfectamente coordinadas y esta coordinación es lo que caracteriza a la vida.
Regulación del Metabolismo
La Regulación del metabolismo se lleva a cabo mediante el control de los enzimas, que puede ser de 2 maneras:
- Regulando la actividad enzimática
- Regulando la síntesis de los enzimas
Fases del Metabolismo
Se pueden distinguir 2 tipos de reacciones:
Catabolismo
Conjunto de reacciones demoledoras que descomponen las moléculas complejas en cuerpos más sencillos. Los procesos catabólicos ocurren en 3 etapas:
- Las grandes macromoléculas que forman los alimentos ingeridos por la célula son desdobladas en sus monómeros correspondientes.
- Los monómeros son transformados en moléculas sencillas.
- Las moléculas formadas son degradadas completamente en CO2 y agua, aportando energía.
Anabolismo
Conjunto de reacciones formadoras de nuevas sustancias progresivamente más complejas. Las rutas anabólicas no coinciden con las catabólicas aunque algunas de sus etapas son comunes, al ser reversibles. Tiene lugar en 2 etapas:
- La 1ª es la biosíntesis de los monómeros y construcción de polímeros.
Tipos de Respiración
Respiración Aerobia
El aceptor terminal de electrones es el oxígeno. Por lo tanto es necesaria la presencia de este elemento. La degradación del sustrato que se oxida es total, siendo los productos resultantes el CO2 y el agua, carentes de energía. Libera mayor cantidad de energía (ATP).
Respiración Anaerobia
En ella el aceptor final de electrones es algún compuesto por naturaleza inorgánica, pero distinto del O2, por lo tanto, no es necesaria la presencia de este elemento.
Fermentaciones
Constituye una forma de respiración, en la que el aceptor final de electrones es algún compuesto de naturaleza orgánica. Liberan una menor cantidad de energía.
Fermentación Láctica
Transforman la glucosa en lactato obteniéndose 2 ATP. La glucosa se transforma en piruvato mediante la glucólisis y posteriormente el piruvato se reduce a lactato, de igual forma que en las células animales.
Fermentación Alcohólica
Transforman la glucosa en etanol y CO2. El piruvato obtenido en la glucólisis se descarboxila para formar acetaldehído y CO2, a continuación el acetaldehído se reduce a etanol por acción del NADH, regenerándose el NAD+. El acetaldehído es aceptor final de los electrones del NADH obtenido en la glucólisis. El resultado final es la síntesis final de 2 moléculas de ATP, 2 moléculas de etanol, y dos de CO2.
Otro tipo de fermentación:
Otras bacterias fermentan dando lugar a productos finales tales como el ácido butírico, el propiónico y otros ácidos orgánicos, algunas también producen alcoholes como butanol y cetonas como la acetona.
Tipos de Anabolismo
Anabolismo Autótrofo
Se caracteriza porque partiendo de sustancias inorgánicas e incorporando a las mismas energía libre, son elevadas a la categoría de materia orgánica. CHON, constituyendo el punto de partida del anabolismo autótrofo.
Anabolismo Heterótrofo
Parte de sustancias orgánicas sencillas, limitándose con ellas a elaborar otras progresivamente más complejas. En los vegetales, el anabolismo heterótrofo viene a ser como la 2ª parte de su anabolismo total, pues como consecuencia, dispone de sustancias orgánicas sencillas, con las que puede elaborar compuestos orgánicos más complejos por un mecanismo paralelo al que se desarrolla en los seres heterótrofos, los cuales inician su anabolismo con productos orgánicos sencillos, dada su incapacidad para formarlos a partir de la materia inorgánica.
Catabolismo de Glúcidos
Es un proceso cuyo fin principal es la obtención de energía para la célula y moléculas pequeñas que intervienen en los metabolismos de los demás principios inmediatos.
Hidrólisis de Polímeros
Los grandes polímeros y los oligosacáridos son transformados en los monómeros correspondientes. El almidón y glucógeno son transformados en glucosa 6-p, gracias a la acción de dos enzimas de actuación consecutiva: la glucógeno-fosforilasa y la fosfoglucomutasa.
Glucólisis
Consiste en una secuencia de 10 reacciones catalizadas enzimáticamente, que se realizan en el citosol y comprende 2 etapas:
- Etapa preparatoria
- Etapa en la que las 2 moléculas de gliceraldehído-3-p son oxidadas por el NAD+ y a continuación convertidas en piruvato.
Importancia de la glucólisis:
Casi todas las células animales pueden obtener ATP de la degradación aeróbica de la glucosa a CO2 y agua. Sin embargo, en condiciones anaeróbicas y en células que no contienen mitocondrias, la glucólisis es la única ruta capaz de producir ATP. Los glóbulos rojos humanos, al carecer de mitocondrias obtienen su energía que necesitan mediante la transformación de glucosa, en lactato.
Regulación de la Glucólisis:
La principal función de la ruta glicolítica es degradar la glucosa para obtener ATP. Por ello, la velocidad de la glicólisis está regulada en función de las necesidades energéticas de la célula. La fosfofructoquinasa, la enzima reguladora más importante de dicha ruta.
Vías de las pentosas fosfato
Es un proceso de degradación de la glucosa que tiene como fin obtener azúcares de 5 átomos de C, como la ribosa y reducir el coenzima NAD+ a NADPH. Esta coenzima es imprescindible para numerosas síntesis.
Anabolismo de Glúcidos
Síntesis de la glucosa
Todas las células son capaces de fabricar glucosa a partir de moléculas obtenidas del catabolismo de otros principios inmediatos, por medio de un proceso llamado neoglucogénesis. Las células autótrofas también podrán obtener glucosa a partir de CO2 atmosférico, mediante el ciclo de Calvin.
Síntesis de polisacáridos
Los más abundantes son los que derivan de la glucosa, el glucógeno y el almidón.
Glucogénesis
Proceso inverso a la glucólisis, pero conviene recordar que si bien todos los metabolitos son idénticos en ambas rutas, es una ruta que se inicia en el ácido pirúvico y termina en la glucosa. Esta secuencia de reacciones irreversibles, la célula deberá buscar otros caminos que le permitan realizar el proceso inverso. Sólo los vegetales y los microorganismos que poseen glioxisomas, son capaces de utilizar los ácidos grasos como precursores de la glucosa.