Metabolismo celular

Concepto Catabolismo Anabolismo Las células son pequeñas fábricas en las que se procesan materiales a escala molecular, estos procesos se llevan a cabo a través de reacciones químicas. Al conjunto de reacciones químicas celulares se lo conoce con el nombre de metabolismo celular. El metabolismo tiene dos componentes complementarios: Catabolismo Anabolismo

Funciones del metabolismo Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP. Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes. Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear  sus estructuras o para almacenarlos como reserva.

Cuadro comparativo Vías catabólicas Vías anabólicas Degradativas (oxidación) Sintetizan (crean, producen) Transfoman sustancias complejas en simples. Transforman sustancias simples en complejas. Reacciones exergónicas (liberan energía). Reacciones endergónicas 8incorporan energía). Productos con menor energía química que los reactivos. Productos con más energía química que los reactivos.

Energía de las moléculas Dirección de la reacción Energía de las moléculas Dirección de la reacción

Procesos complementarios Biomoléculas complejas Biomoléculas complejas Biomoléculas simples

Procesos complementarios

Regulación del metabolismo: las Enzimas Todas las reacciones químicas requieren para que se produzcan una energía de activación, energía necesaria para romper los enlaces químicos. Las enzimas son catalizadores orgánicos (proteínas globulares) cuya función es la de disminuir la energía de activación que se requiere en una reacción química, estableciendo una asociación temporaria con el o con los reaccionantes.

Características de las enzimas Son específicas, siempre actúan catalizando las mismas reacciones, siempre actúan sobre el mismo sustrato. Son eficientes en cantidades ínfimas, es decir, actúan en bajas concentraciones. No se alteran químicamente después de actuar, es decir, que se recuperan por completo después de la reacción y pueden volver a combinarse con nuevos reactantes. No afectan el equilibrio químico de la reacción, solo modifican su velocidad. La actividad enzimática está regulada.

Vías enzimáticas Las enzimas actúan de manera acoplada y en series, constituyendo las vías metabólicas. El producto de una reacción enzimática sirve como sustrato a la siguiente.

Transporte de energía en las células: ATP (adenosin trifosfato) Las necesidades energéticas momentáneas de una célula no pueden ser satisfechas por las reservas de lípidos o glúcidos. Estas moléculas complejas deben transformarse antes en un compuesto fácilmente disponible, energéticamente hablando, para que las células puedan utilizarlos. En todas las células vivas, la energía se almacena por un tiempo en un compuesto químico, el adenosín trifosfato (ATP), que contiene energía de fácil acceso.

Estructura de la molécula de ATP ATP: es un nucleótido y como tal esta formado por una base nitrogenada (adenina), un azúcar (ribosa) y 3 grupos fosfatos. Los grupos fosfatos pueden unirse o separase, al separase liberan la energía. ATP pierde un grupo fosfato se transforma en ADP (adenosín difosfato) que luego podrá ser reconvertido en ATP. Esta última transformación requiere energía que se almacenará en el enlace formado.

Funciones del ATP Aporta la energía (química) que necesitan las múltiples reacciones químicas que ocurren en el organismo. Aporta la energía necesaria para la ocurrencia de casi todos los procesos celulares (respiración, secreción hormonal, biosíntesis de sustancias, transmisión de impulsos nerviosos, división celular) Aporta la energía necesaria para el transporte de sustancias a través de membranas. Facilita la energía necesaria para la contracción muscular.

Vías catabólicas: El catabolismo comprende La degradación de moléculas orgánicas, cuya finalidad es la obtención de energía. Ésta energía puede ser convertida en ATP mediante un proceso químico. Las principales sustancias degradas son los hidratos de carbono como la glucosa. Otras sustancias degradas para obtener energía son los lípidos y las proteínas.

Catabolismo de hidratos de carbono: degradación de glucosa Catabolismo de glucosa glucólisis Respiración celular Degradación completa a MI Fermentación Degradación incompleta a MO pequeñas Respiración aeróbica (con O2) Respiración anaeróbica (sin O2) Alcohólica Láctica Producto final: Etanol Producto final: Ácido láctico Producto final: CO2 y H2O 36 ATP 4 ATP

Proceso de óxido-reducción Proceso químico en el que: Molécula que se oxída (agente reductor) Molécula que se reduce (agente oxidante e- transfiere pierde e- pierde H+ Aumenta unión con O gana e- gana H+ disminuye unión con O

Respiración celular aeróbica: degradación de glucosa Glucosa (C6H12O6) e- Oxígeno (O2) transfiere se oxida a se reduce a Dióxido de carbono (CO2) Agua (H2O) Transportadores de e- Oxidados Reducidos NAD+ NAD FAD+ FADH2

Etapas del proceso Glucólisis Citoplasma Formación de acetil CoA Matriz mitocondrial Ciclo de Krebs Cadena transportadora de e- y fosforilación oxidativa Crestas mitocondriales

Reacción global y proceso 1 C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O con liberación de energía y producción de ATP

Formación de acetil CoA: Ac pirúvivo + CoA → acetil CoA + CO2 CO2 NADH Glucosa (C6H12O6) Glucólisis: 1 glucosa → 2ac.pirúvico 2 ATP NADH Ac. Pirúvico (C3H4O3) Formación de acetil CoA: Ac pirúvivo + CoA → acetil CoA + CO2 CO2 NADH NAD+ Acetil (C2H3O) Ciclo de Krebs: Ac. oxalacético + acetil → ácido cítrico 2 CO2 NADH FADH2 2 ATP NAD+ FAD+ NADH FADH2 Cadena transportadora de e- y fosforilación oxidativa H 2 O 32 ATP O2

Moléculas orgánicas que pueden ser degradadas para obtener energía

Vías anabólicas El anabolismo es el responsable de: La formación de los componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del crecimiento. El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en moléculas orgánicas. Todas las biomoléculas se originan através de esta vía metabólica con gasto de ATP.

Biosíntesis Aminoácidos aminoácidos proteínas Glicerol monosacáridos Polisacáridos Biosíntesis ATP Aminoácidos aminoácidos proteínas ATP nucleótidos Ácidos nucleícos ATP Glicerol Ácidos grasos Grasas neutras ATP