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 lleva 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 diferentes actividades a nivel celular.
El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. La célula necesita hacer catabolismo uoxidación 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, el catabolismo libera energía; un ejemplo de ello es laglucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos. El anabolismo, en cambio, la utiliza 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 que hacen al metabolismo un conjuntoequilibrado, 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 llevar a cabo 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 este azúcar y loselectrones 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 mitocondria donde ocurre una serie de reacciones de oxidación en el llamado “ciclo de Krebs”. En este proceso, después de ladescarboxilación oxidativa del piruvato, se forma Acetil CoA, molécula con la cual se inicia 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 enzimasde la célula eliminan 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 la célula es de 686Kcal/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 + H2O 2 CO2 + 12 H2O

Muchas bacterias y microorganismos tienen otro tipo de metabolismo denominado la respiración celular anaeróbica, la cual es un proceso biológico de óxido-reducción demonosacáridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, y raramente una molécula orgánica. Para ello utilizan una cadena transportadora de electrones análoga a la de las mitocondria en la respiración aeróbica. No se debe confundir la fermentación con la respiración anaeróbica, debido a que la primera también es un proceso que...