metabolismo

UNIDAD 5
Metabolismo
5.1 Fundamento teórico
Los compuestos orgánicos almacenan energía química en sus estructuras. Debido al trabajo de las enzimas la célula degrada de forma sistemática moléculas complejas ricas en energía, en productos más simples. Parte de esta energía se utiliza en los diversos trabajos que debe llevar a cabo la célula para su funcionamiento y la otra parte se disipa enforma de calor. En conjunto, los procesos físico-químicos anteriores que ocurren en una célula se denominan metabolismo. Estas transformaciones complejas debidamente interrelacionadas son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades a nivel celular.
El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. La célula necesita hacer catabolismou oxidación de los átomos de carbono de las moléculas orgánicas para convertirlas en energía libre que se requiere para otras reacciones bioquímicas, tal es el caso de la biosíntesis de biomoléculas, indispensables para sobrevivir, sin mencionar otros eventos moleculares en donde se precisa de energía biológicamente útil (ATP).
En efecto, las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo deello es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía que está retenida en sus enlaces químicos. Las reacciones anabólicas, en cambio, la utilizan para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados quehacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro.
La acción más común de la célula es catabolizar glucosa de tal manera que se pueda liberar energía para la formación de ATP, FAD+ y NAD+. Para este proceso degradativo las células poseen una maquinaria enzimática muy eficaz. Cuando en las reacciones se llevan a cabo la oxidación completa de los átomos de carbono de esteazúcar y los electrones de los átomos de hidrógeno se dirigen hacia el oxígeno molecular (O2), este proceso se denomina respiración celular aerobia.
En las células que han adaptado su maquinaria enzimática a condiciones aeróbicas de respiración, el ácido pirúvico se traslada a la mitoncondria donde ocurren una serie de reacciones de oxidación en el llamado “ciclo de Krebs”. En este proceso, despuésde la descarboxilación oxidativa del piruvato, se forma la Acetil CoA, molécula con la cual ocurre la primera reacción del ciclo; posteriormente ocurren descarboxilaciones, es decir, se forma CO2, lo cual significa que se ha conseguido la oxidación completa del carbono y así, finalmente se puede eliminar en forme de gas por medio de la respiración pulmonar.
Paralelo a las oxidaciones anteriores,las enzimas de la célula remueven átomos de hidrógeno de las correspondientes moléculas de carbono (reducción). Los hidrógenos se remueven por coenzimas como el NAD+ y el FAD+ y, finalmente se transfieren al oxígeno (O2); con el cual forman moléculas de agua. Este último paso se denomina cadena respiratoria.
El balance energético de la respiración en términos de ganancia para la vida de lacélula es de 686 Kcal/mol por cada mol de glucosa sometida a la oxidación completa. Es decir, se cumple la ecuación que resume la respiración celular (Ecuación 1):
Ecuación 1:
C6H12O6 + O2 2 CO2 + 12 H2O
Muchas bacterias y microorganismos tienen otro tipo de metabolismo denominado la respiración celular anaeróbica, la cual es un proceso biológico deóxido-reducción de monosacáridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, y más raramente una molécula orgánica. Para ello utilizan una cadena transportadora de electrones análoga a la de las mitocondria en la respiración aeróbica. La fermentación es un proceso también anaeróbico pero en el que no participa una cadena transportadora de...