Metabolismo Celular: Reacciones Químicas para la Vida

Los nutrientes orgánicos que una célula obtiene, sufren una serie de reacciones químicas que en conjunto se denominan metabolismo. Existen dos tipos principales de metabolismo:

Anabolismo

Es el conjunto de reacciones que convierten los nutrientes en materia propia de la célula. Se trata de procesos constructivos que transforman moléculas sencillas en otras más complejas y requieren energía. Los orgánulos celulares que elaboran sustancias para la vida celular son los ribosomas, el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi.

Catabolismo

Son todas las reacciones químicas que descomponen los nutrientes orgánicos en sustancias más simples. Se trata de procesos destructivos que liberan energía. Esta energía liberada será utilizada para las funciones vitales de la célula.

Respiración Celular

Los polisacáridos se degradan a disacáridos y estos finalmente a glucosa. La procedencia de dicha glucosa es diferente según se trate de células animales o vegetales. En los animales, los enzimas digestivos hidrolizan los polisacáridos a sus monómeros. La respiración celular se divide en 3 fases principales: glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria.

Glucólisis

Ocurre en el citoplasma y consta de los siguientes pasos:

1. La glucosa es fosforilada a glucosa 6-fosfato.
2. La glucosa 6-fosfato se isomeriza a fructosa 6-fosfato.
3. La fructosa 6-fosfato se fosforila a fructosa 1,6-difosfato.
4. La fructosa 1,6-difosfato se escinde en 2 triosas.
5. El gliceraldehído 3-fosfato sirve de sustrato para la siguiente reacción.
6. El gliceraldehído 3-fosfato se oxida.
7. Uno de los grupos fosfato de este ácido se transfiere al ADP.

Ciclo de Krebs

El ácido pirúvico, procedente de la glucólisis que tiene lugar en el hialoplasma celular, entra en el ciclo de Krebs. El proceso ocurre en 2 fases:

1. Transformación del ácido pirúvico en Acetil-CoA, mediante un proceso de descarboxilación oxidativa.
2. Oxidación completa del Acetil-CoA mediante el ciclo de Krebs.

Fermentaciones

Es el conjunto de rutas catabólicas de óxido-reducción en las que tanto sustancias dadoras de electrones, como aceptadoras, son orgánicas. Son procesos anaeróbicos, por ello se llaman anaerobios estrictos. Otros organismos utilizan este mecanismo como alternativa para conseguir energía, y se llaman organismos anaerobios facultativos. Existen diferentes tipos de fermentación:

Fermentación Láctica

Algunos microorganismos, obtienen la energía que necesitan para vivir de la leche, mediante fermentación anoxidativa. Este proceso se divide en 2 fases:

1. La lactosa se hidroliza a lactasa.
2. La glucosa se transforma en ácido pirúvico mediante la glucólisis.

Fermentación Alcohólica

El ácido pirúvico producido en la glucólisis sufre una descarboxilación transformándose en acetaldehído, sustancia que actúa como última aceptora de electrones y es reducida a etanol por el NADH.

Fermentación Acética

Consiste en transformar el etanol en ácido acético, por la oxidación del O2.

Fermentación Butírica

: la llevan a cabo bacterias anaeróbicas del genero bacillus y clostridium. Fermentación formica y putrica. ATP: es fundamental, porque es un compuesto altamente energético, que actua como transportador de la E a sitios y procesos donde la células lo necesiten.Fosforilacion oxidativa(mitocondria) fotofosforilacion (cloroplastos). Rusbico: convierte en biomasa unos 100.000 millones de toneladas de CO2 ademas de contribuir a eliminar este compuesto del aire. Fotosíntesis: proceso anabólico en el que la E luminosa es captada y transformada en compuestos de alto poder reductor como el NADPH y ATP. Las sustancias capaces de asimilar la E luminosa se llaman pigmentos fotosintéticos. Pigmentos fotoquimicos: en la fotosíntesis los aceptor de e- son pig fotosintéticos, presentan en su estructura molecular alternancias de enlaces dobles y simples, responsables de la absorción de la energía de los fotones. Los pig principales y antenas se organizan en unidades fotosintéticas llamadas fotosistemas. Se distinguen: centro de raccion primario formado por clorofila, complejo antena formado por pig accesorios,sustancia que actua como 1º acepto de e-. la fotosíntesis es un proceso de nutrición autótrofa en el que, se sintetizanmateria organica apartir de compuestos inorgánicos como CO2. El O2 resultante , se desprende como producto de desecho. Las reacciones que tienen lugar en el proceso pueden agruparse en 2 bloques: fase luminosa y oscura. Clima C4: La mayoría viven en ambientes secos y calurosos, donde la desecación es una amenaza continua. En estas condiciones, los niveles de CO2 son tan bajos que no pueden tener lugar la fijación por el ciclo de Calvin. Esta interrupción de la fotosíntesis proviene de una peculiaridad funcional del enzima que cataliza la carboxilacion de la rubisco. Cuando la concentración de CO2 es insuficiente la enzima efectua la oxidación de la RuDP. Quimiosintesis:algunas bacterias pueden obtener E que precisan para sus funciones vitales de la desprendida en la oxidación de compuestos químicos existentes en el medio. Producen ATP por fosforilacion oxidativa durante la oxidación de las fuentes de E. quimiosintesis del C y N:las bacterias quimiosintetizadora del C son quimiolitrofas , y las del N quimiorganotrofas.