1 BIOTECNOLOGIA 2015

BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO
En consideración al hecho que todos los procesos metabólicos se desarrollan a
nivel celular, es conveniente definir claramente dicho escenario, y para ello
nada mejor que transcribir la definición de ALBERT L. LEHNINGER "Una célula
viva es un sistema isotérmico abierto de moléculas orgánicas, que se
autoorganiza, se autorregula, y se autorreplica, y que opera en baseal principio
de la máxima economía de los componentes y de los procesos; en ella se
promueven múltiples reacciones orgánicas secuenciales e interrelacionadas,
tendientes a la transferencia de energía y a la síntesis de sus propios
componentes, mediante catalizadores orgánicos que ella misma produce".
METABOLISMO significa: cambio, transformación y variación, y de esta
manera dicho términocomprende a todos los procesos de transformación de
materia y energía que en todo momento se verifican en el ser vivo. Por otra
parte, en cada instante hay también un notable intercambio de energía, en que
las entradas están representadas por la energía química que se encuentra
almacenada en los alimentos (carbohidratos, lípidos y proteínas), energía que
es convertida finalmente en moléculas de ATP. Laenergía libre del ATP es
utilizada para la realización de todos los procesos biológicos (excitación,
contracción,
secreción,
entre
otros).
En síntesis, se puede afirmar que la energía química (enlaces entre carbono,
oxígeno e hidrógeno), es convertida en energía mecánica (circulación,
respiración, digestión y excreción). Esta serie de transferencias de energía
obedece al primer principio de latermodinámica (el de la conservación de la
energía), según el cual, la energía no se puede crear, ni se puede destruir, sólo
se puede "transformar".
La gran mayoría de los seres vivos utilizan como alimentos a los productos
derivados de la fotosíntesis (carbohidratos, lípidos y proteínas), cuya
metabolización en el interior de cada célula dará lugar a la liberación de
energía química, que esutilizada finalmente para realizar trabajo mecánico,
químico y de transporte, para lo cual requieren del oxigeno (O2) que también es
un subproducto de la fotosíntesis. La metabolización de la glucosa, en el
interior de las células aeróbicas obedece a la siguiente ecuación general.
C6 H12 O6+6O2+6 H2O+12NAD++36ADP+36Pi
6 CO2 + 12 H2O+36 ATP+ 12 NADH + 12 H+
El trabajo químico se refiere a la síntesis delos componentes celulares
(proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos) los que permanentemente
son renovados, y que funcionan en un "régimen estacionario", en donde los
procesos de síntesis se balancean con los procesos catabólicos
(desintegración) de los más diversos compuestos intracelulares, y para los
cuales se requiere energía química.

Conjunción de las vías metabólicas deproteínas , lípidos y carbohidratos y la vía final
común a partir de acetil coenzima A. Los procesos de descarboxilación y de
deshidrogenación a partir de las moléculas de acetilcoenzima A, generan cuatro pares
de átomos de hidrógeno los que están asociados directamente con el ciclo de Krebs, y a
continuación los electrones son transportados , en una sucesión predeterminada en una
serie de proteínasoxidorreductoras (a excepción de la coenzima Q, que no es de
naturaleza proteica), que finalizan con la unión del hidrógeno y los electrones con los
átomos de oxígeno para formar agua. El transporte de electrones es esencial para que
se produzca la fosforilación oxidativa, que significa la producción de ATP a partir de
ADP
y
de
fósforo
inorgánico
(Pi).
Por otra parte, se utiliza la energía químicapara el transporte de las moléculas
de un compartimiento a otro, para el paso de metabolitos (proteínas,
carbohidratos y lípidos) hacia el interior de cada célula, así como para el
transporte de los más diversos iones, como por ejemplo de los iones potasio
(K+) hacia el interior de las células y de los iones sodio (Na+) hacia el espacio
extracelular (transporte activo).

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN...