Metabolismo Celular

METABOLISMO CELULAR

El metabolismo celular está constituido por el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en la célula. Algunas moléculas están involucradas en rutas que implican gasto de energía, mientras que otras van “cuesta abajo”, liberando energía.


Figura 1. Mapa de rutas metabólicas celulares y sus conexiones.
Fuente: Molecular Biology of the Cell.Alberts, et al. Fourth edition

La Figura 1 muestra la complejidad del metabolismo, en el cual las reacciones no están aisladas, sino que se encuentran relacionadas unas con otras. La conexión entre diferentes rutas se establece a partir de los metabolitos, sustancias intermedias, que resultan de las diferentes reacciones. En una única célula ocurren miles de reacciones químicas y su variedad esenorme. Sin embargo, las diferentes reacciones del metabolismo celular integran una red coordinada de transformaciones que presentan muchos aspectos en común. Todas las células tienen la capacidad de degradar sustancias y extraer de ellas energía, así como también de sintetizar macromoléculas (carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos) a partir de sus respectivas unidades (monómeros), yalmacenar energía en sus uniones químicas.

ANABOLISMO Y CATABOLISMO
El metabolismo está constituido por dos tipos de reacciones básicas: las anabólicas y las catabólicas.
Anabolismo: Es el conjunto de reacciones con las que los organismos vivos sintetizan (fabrican) las biomoléculas que los componen, hidratos de carbono, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, a partir de compuestos presentes enla célula. La energía necesaria para reacciones anabólicas es provista por moléculas de ATP (Adenosina Tri-Fosfato). La fotosíntesis, biosíntesis de ácidos grasos y aminoácidos son ejemplos de rutas anabólicas.
Catabolismo: Es el conjunto de reacciones de degradación a través de las cuales los seres vivos obtienen energía. Los polímeros o biomoléculas presentes en las células son transformadasen moléculas más simples (orgánicas o inorgánicas), como el piruvato, ácido láctico, amoniaco y CO2. La energía contenida en los enlaces de las moléculas degradadas es liberada y luego almacenada en los enlaces fosfato de alta energía del ATP. La β-oxidación de ácidos grasos, la glucólisis, la fermentación y la respiración celular son ejemplos de rutas catabólicas.
RELACIÓN ENTRE ENERGÍA YMETABOLISMO
La energía se define como la capacidad para realizar un trabajo. En particular los seres vivos recurren a la energía química contenida en las uniones de las moléculas, para sus reacciones metabólicas. Según el enunciado de la primera ley de la termodinámica, la energía no se crea ni destruye, se transforma. Es decir que la energía no se “produce” sino que se convierte de una forma en otra.Por ejemplo, de energía lumínica en química, de energía química en calórica.
La energía liberada durante una reacción representa energía útil para alguna otra. La energía libre de Gibbs, expresada con la letra ”G”, es la energía liberada durante una reacción, que es utilizable para realizar un trabajo. El cambio de energía libre (ΔG) de una reacción, denota si la reacción puede ocurrir de formaespontánea o no.
Dada una reacción en la que el sustrato “X” se transforma en el producto “Y”: ¿Cómo saber si esa reacción ocurre espontáneamente?
• Si el ΔG de la reacción es negativo, se trata de una reacción espontánea (el producto “Y” posee menor energía libre que el sustrato “X”). Las reacciones catabólicas son espontáneas porque los productos se encuentran en un nivel energético menoral de los sustratos, hay liberación de energía.
• Si el ΔG de la reacción es positivo, se trata de una reacción no espontánea (el producto “Y” posee mayor energía libre que el sustrato “X”). Las reacciones anabólicas son no espontáneas, los productos tienen más energía que los sustratos, se encuentran más “ordenados” (tienen menor entropía) y por ende son más inestables.
Ahora, las...