Nuestras células en acción: “Metabolismo celular”

Sin energía no hay vida. Cada una de las células de un organismo emplea energía en la síntesis de sustancias, en el movimiento, en el transporte de materiales, en el crecimiento, en la reproducción y en otras funciones celulares.

Las actividades celulares que sustentan la vida implican transformaciones constantes de materia y de energía, que en conjunto reciben el nombre de metabolismo celular.

El metabolismo celular incluye dos tipos de reacciones químicas…

Catabolismo: degradación u oxidación de sustancias complejas, dando lugar a sustancias más simples Ej.: respiración aeróbica, glucólisis, ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa (cadena respiratoria), respiración anaeróbica o fermentación etc. Se dice que se trata de un proceso exergónico porque a partir de él se libera energía.

Anabolismo: síntesis o. elaboración de sustancias Anabolismo: síntesis o elaboración de sustancias complejas a partir de sustancias simples Ej.: fotosíntesis, síntesis de proteínas, síntesis de colesterol, etc. Se dice que se trata de un proceso endergónico porque requiere de energía para llevarse a cabo.

Que quede claro que… El anabolismo se trata de un proceso endergónico porque requiere de energía para llevarse a cabo. El catabolismo se trata de un proceso exergónico porque a partir de él se libera energía.

Entonces, podríamos definir al metabolismo como…

“El conjunto de reacciones químicas de síntesis y degradación de sustancias con la finalidad de obtener energía, que será utilizada por la célula para efectuar sus funciones vitales de forma eficaz.”

En los seres vivos, ambos procesos se acoplan entre sí y están relacionados, pues la energía liberada por el catabolismo es utilizada para el anabolismo y se dan de forma simultánea y constante durante toda la vida del organismo.

Para poder realizar sus funciones vitales, la célula necesita consumir energía.

¿De dónde proviene la energía obtenida del metabolismo?

“El tesoro más preciado el ATP”

Las células poseen moléculas y estás están formadas por átomos, y para que dos átomos se unan, se requiere determinado aporte de energía; cuando la unión se rompe esa energía se libera. Ej: Algunos átomos como el oxígeno (O) y el fósforo (P), necesitan cantidades elevadas de energía para unirse con otros átomos, por lo que, al romperse la unión se libera también mucha energía

Un caso especial…y el más importante Es sin dudas el de las moléculas de ATP la cual se origina de la unión de ADP + un grupo fosfato (Pi). El ATP es el compuesto con uniones o enlaces altamente energéticos.

Existen otras moléculas importantes en los procesos metabólicos, como ser el NAD+ oxidado (nicotinamida adenina dinucleótido) y el FAD+ oxidado (flavina adenina dinucleótido) que son moléculas aceptoras de electrones.

Cuando, por ejemplo, se produce la fotólisis del agua en las células de las plantas, los e- (electrones) se unen a estas moléculas dando lugar a NADH+ H (nicotinamida adenina dinucleótido reducido) y FADH (flavina adenina dinucleótido reducido)…

… e ingresan a la cadena respiratoria cediendo sus electrones en dicho proceso, el cual finaliza con la liberación de agua y con la posterior formación de ATP.

Catalizadores biológicos: Las enzimas

Concepto… Un catalizador es un agente capaz de acelerar una reacción química, sin formar parte de los productos finales ni desgastarse en el proceso. En los medios biológicos se desempeñan como catalizadores macromoléculas denominadas enzimas.

¿Cómo actúan las enzimas? Como todo catalizador, las enzimas actúan disminuyendo la energía de activación (Ea).Las sustancias sobre las cuales actúan las enzimas reciben el nombre genérico de sustratos.

¿Por qué se dice que las enzimas son específicas? La especificidad de una enzima le permite distinguir con gran selectividad entre diferentes sustancias, lo que le da la característica de ser específicas de cada reacción que ocurre en los procesos metabólicos.

¿Cuáles son las hipótesis de unión entre una enzima y su sustrato? Modelo de encaje recíproco de la llave y la cerradura: A fines del siglo XIX, E. Fischer postuló una hipótesis sobre la unión del sustrato a la enzima con el. Esta hipótesis explica los casos de enzimas con muy estricta especificidad, pero exige una rigidez no compatible con conocimientos actuales sobre estructura molecular y conformación de macromoléculas.

Actualmente tiene más aceptación la hipótesis de Koshland Modelo de adaptación o ajuste inducido: considera a la enzima como una estructura dotada de plasticidad y flexibilidad la cual es como una masa modificable en contacto con el sustrato, que se adapta a él, al momento de formar el complejo E-S. De este modo, sólo el sustrato adecuado provoca en la enzima el cambio conformacional del su sitio activo para la posterior catálisis de la reacción.

Para tener en cuenta… Durante el curso de la reacción, la enzima se une efectivamente al o a los sustrato/s, formando un complejo transitorio. Las eventuales modificaciones de la molécula durante dicha unión son efímeras; la enzima aparece inalterada al final de la catálisis.

Si una enzima E cataliza la transformación del sustrato S en producto P, primero se unen enzima y sustrato para formar el complejo E-S, el cual luego se disocia en enzima y producto.