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Metabolismo celular
•Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que se producen en interior celular, para mantener su composición, para realizar la transcripción, síntesis de proteínas, hidrólisis de grasas, ruptura de almidón o glucógeno...
Se produce gracias a la presencia de enzimas.
Clasificación:
Anabolismo, que son reacciones constructivas, de síntesis, endoergónicas, en las que se requiere energía.¿Quién se la proporciona?
Catabolismo, que son reacciones de degradación de moléculas complejas que pasan a convertirse en moléculas sencillas.La liberación de energía química no se pierde, sino que se conserva en forma de enlaces fosfato del ATP, con lo que la energía química liberada se transfiere a las reacciones anabólicas.
Anabolismo y catabolismo se producen simultáneamente en las células, y están catalizadas enzimáticamente.
Las reacciones que constituyen el catabolismo son convergentes, y las del anabolismo, divergentes (a partir de pocas moléculas se sintetizan
En la última fase se producen moléculas que pueden utilizarse en el catabolismo para su degradación completa hasta CO2, agua y amoníaco, o bien ser moléculas precursoras para la síntesis de otras moléculas
REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS DE LA CÉLULA.
NUTRICIÓN AUTOTROFA Y HETEROTROFA
-Todos los seres vivos utilizamos energía para realizar nuestro metabolismo
-El tipo de energía es para todos el mismo :la energía química encerrada en las moléculas en forma de enlace.Todos los seres vivos necesitamos esta energía.Pensamos que los vegetales utilizan la energía lumínica para realizar sus funciones, pero fabrican moléculas orgánicas a partir de la cuales realizan su metabolismo.
1.Según la fuente de carbono que utilicen para sintetizar sus moléculas orgánicas:
-Autótrofos-que utilizan el CO2 como única fuente de carbono.Vegetales y algunas bacterias.
-Heterótrofos que necesitan moléculas más complejas, como la glucosa, como fuente de carbono (elaboradas por los autótrofos).Además, hongos y microorganismos.
2.-Según la fuente de energía
Los autótrofos necesitan una fuente de energía para la conversión de moléculas, ya que la formación de nuevos enlaces requiere un aporte.Según esta fuente, se clasifican en fotosintéticos si la energía la obtienen de la luz, y quimiosintéticos si procede de reacciones exergónicas en las que intervienen moléculas inorgánicas sencillas, como el amoníaco, el azufre o el hierro.Muy importantes en el caso de bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico, o las que transforman el amoníaco de suelo en nitritos, que por otras bacterias nitrificantes, se convierten en nitratos, que es la forma en que puede ser asimilado el nitrógeno por las raíces de las plantas.
TIPO DE ORGANISMO |
FUENTE DE C |
FUENTE DE E |
EJEMPLOS |
FOTOLITOTROFO |
CO2 |
LUZ |
VEGETALES |
FOTOORGANOTROFO |
COMPUESTOS ORGANICOS |
LUZ |
BACTERIAS PÚRPURA NO S |
QUIMIOLITOTROFO |
CO2 |
REACCIONES REDOX |
B.DESNITRIFICANTES S, FE |
QUIMIORGANOTROFO |
COMPUESTOS ORGÁNICOS |
REACCIONES REDOX |
SUPERIORES, HONGOS.MICRO |
EL ATP Y LOS INTERCAMBIOS DE ENERGÍA EN EL METABOLISMO
Hay procesos que liberan energía y otros que la consumen.La liberación y el consumo no tienen porque ocurrir al mismo tiempo, ni en el mismo lugar de la célula.Debe existir un mecanismo que almacene y transporte esta energía desde los lugares donde se produce hasta donde se consume.Se basa en la formación y ruptura de enlaces químicos que acumulan y liberan gran cantidad de energía.Se suele usar el ATP.
1.-Utilización de la energía libre almacenada en el ATP.
La hidrólisis es un proceso espontáneo que permite acoplarlo a procesos que no son posibles sin aporte energético.El acoplamiento se hace mediante enzimas.
2.-Utilización del ATP para almacenar energía libre.
La fosforilación es un proceso endoergónico que requiere un aporte energético.Esta reacción tiene lugar en el interior de las células, acoplada a otros procesos exergónicos-En la célula se utilizan dos mecanismos distintos para sintetizar ATP.
Fosforilación a nivel de sustrato.
Primero se forma un sustrato intermedio "rico en energía" y en la segunda se utiliza la energía liberada por la hidrólisis de este compuesto para la fosforilación del ADP a ATP
Fosforilación en el transporte de electrones.
Las células utilizan el transporte de electrones a través de proteínas ubicadas en la membrana de las mitocondrias o cloroplastos, libera energía que es utilizada por una enzima, la ATP-sintetasa, para acoplar la fosforilación del ADP a ATP.Se denomina fosforilación fotosintética si se produce en el cloroplasto y fosforilación oxidativa, si tiene lugar en las mitocondria.(Hay también otros nucleótidos que cumplen funciones similares)
3.-Los electrones: otro vehículo para transferir energía.
Muchas de olas reacciones del catabolismo suponen la oxidación de un sustrato, lo que libera electrones, mientras que por el contrario, la biosíntesis de moléculas ricas en hidrógeno, como los ácidos grasos, requiere electrones.
Los electrones son transportados enzimáticamente desde las reacciones catabólicas de oxidación en que son liberados, hasta las reacciones anabólicas de reducción que precisan de ellos. Para ello se utilizan coenzimas transportadores de e como el NADP, que llevan a estos desde un punto a otro de la célula, de forma similar a como lo hace el ATP con la energía.
En definitiva, en el metabolismo se producen de forma continua reacciones redox, de oxidación-reducción
Cuando los grupos fosfatos se transfieren al ADP para formar ATP, se está almacenando energía. Otra forma es transferir electrones (e-), las reacciones se denominan de oxidorreducción o reacciones redox.
La ganancia de uno o más e- por un átomo, ión o molécula --> REDUCCIÓN |
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la pérdida de uno o más e- por un átomo, ión o molécula --> OXIDACIÓN |
Hay que tener en cuanta que una molécula se oxida o se reduce no solamente cuando intercambia e-, sino también cuando intercambia átomos de Hidrógeno (no iones H), ya que involucra transferencia de electrones: H = H+ + e- .
Por ello una oxidación siempre ocurre simultáneamente con una reducción. Cuando un material se oxida, los e- perdidos se transfieren a otro material, reduciéndolo.
-Concepto y finalidad del metabolismo.
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de unas biomoléculas en otras. Las distintas reacciones químicas del metabolismo se denominan vías metabólicas y las moléculas que intervienen son metabolitos.
Todas las reacciones del metabolismo están reguladas por enzimas que son específicas para cada metabolito inicial o sustrato y para cada tipo de transformación. Las sustancias finales de una vía metabólica se denominan productos . Las conexiones exitentes entre diferentes vías metabólicas reciben el nombre de metabolismo intermediario. Se pueden considerar dos fases.
-Fases metabólicas: catabolismo y anabolismo: concepto, finalidad y relación entre ambas.
El catabolismo es la transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas, proceso en el que se libera energía que se almacena en los enlaces fosfato del ATP.
El anabolismo es la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras biomoléculas más senicllas, para lo cual se necesita suministrar energía, proporcionada por los enlaces fosfato del ATP. Las moléculas del ATP pueden proceder de las reacciones catabólicas, de la fotosíntesis o de la quimiosíntesis.
Anabolismo y catabolismo se producen simultáneamente en las células, y están catalizadas enzimáticamente.
Las reacciones que constituyen el catabolismo son convergentes, y las del anabolismo, divergentes (a partir de pocas moléculas se sintetizan
En la última fase se producen moléculas que pueden utilizarse en el catabolismo para su degradación completa hasta CO2, agua y amoníaco, o bien ser moléculas precursoras para la síntesis de otras moléculas
-Aspectos fundamentales, energéticos y de regulación de las reacciones metabólicas.
En las reacciones metabólicas se forman nuevas sustancias-los productos- a partir de reactivos y en segundo lugar, durante la reacción hay un intercambio de energía entre los compuestos reaccionantes y el medio que las rodea. Además:
-Las reacciones suceden en un medio acuoso (reactivos y productos se encuentran en disolución) y el agua puede ser reactivo o producto.
-La reacciones están encadenadas, de forma que el producto de una reacción es el sustrato o metabolito de la siguiente. La mayoría están acopladas de manera que la energía liberada en una de las reacciones, exergónica es captada por otra reacción-endergónica que requiere energía.
Características reacciones metabólicas
