Chamamos metabolismo ao conxunto de todas as reaccións químicas que suceden no interior das células coa finalidade de obter enerxía para manter a súa concentración iónica e rexenerar continuamente as moléculas e estruturas que se degradan.

O METABOLISMO

• O metabolismo celular comprende dous tipos de procesos:
  ▪ Catabolismo (procesos de degradación)
  ▪ Anabolismo (procesos de síntese)
• Os procesos catabólicos e os anabólicos non ocorren nin de forma simultánea nin no mesmo lugar da célula, pero están acoplados e as transferencias enerxéticas entre uns e outros prodúcense mediante intermediarios metabólicos (coencimas transportadores de e – e ATP).
• As reaccións do metabolismo están encadeadas en rutas metabólicas, e son catalizadas por encimas específicos.
• As reaccións do metabolismo son procesos redox (de oxidación–redución).

INTERMEDIARIOS TRANSPORTADORES

 ■ Coencimas transportadores de electróns: Nucleótidos de nicotinamida (NAD+ e NADP+) e de flavina (FAD+ e FMN)

 ■ Coencimas transportadores doutros grupos: CoA

 ■ Transportadores de enerxía – ATP: Os procesos de hidrólise e síntese de ATP (ciclo de intercambio enerxético ATP-ADP) constitúen a forma máis xeneralizada e eficaz de transferencia de enerxía nos sistemas biolóxicos, aínda que existen outros (GTP, UTP e CTP).

Uso da enerxía liberada na hidrólise do ATP

Cando o ATP se hidroliza (ATP → ADP + Pi  ou  ATP → AMP + PPi) a enerxía liberada pode ser empregada para:

• A síntese de biomoléculas a partir de precursores máis pequenos (ANABOLISMO). Cando o grupo fosfato terminal do ATP se hidroliza e se transfire a outra molécula, esta queda cargada de enerxía e atópase preparada para ensambrarse e formar macromoléculas.
• O traballo mecánico (contracción muscular, correntes citoplásmicas, división celular...).
• O transporte activo de substancias a través das membranas.
• A creación de potencias de membrana, como na condución e transmisión do impulso nervioso.
• A produción de calor e outras formas de enerxía radiante, como a bioluminiscencia.

Os principais mecanismos de síntese do ATP na célula[pic 1]

O CATABOLISMO

AS CÉLULAS E OS ACEPTORES DE ELECTRÓNS

A degradación dos combustibles orgánicos prodúcese a través de reaccións exergónicas de oxidación–reducción nas que os electróns son transferidos dunha molécula orgánica rica en enerxía a un aceptor final cun nivel enerxético inferior. En función do aceptor final de electróns utilizado, as células clasifícanse en:

■ Aerobias (maioría).- Empregan o osíxeno molecular como aceptor final de electróns para oxidar as moléculas orgánicas que utilizan como nutrientes.

■ Anaerobias estritas (bacterias do fondo oceánico).- Son células que viven en ausencia de O2 (resúltalles nocivo) e degradan os seus nutrientes utilizando unha molécula orgánica como aceptor final de electróns.

■ Anaerobias facultativas (fermentos e a maioría das células de organismos superiores).- Empregan o osíxeno como aceptor final –proceso aerobio–, pero cando este escasea oxidan as moléculas orgánicas vía anaerobia.

A OXIDACION DA GLICOSA^[1]

Non se produce directamente, senón a través dunha serie de reaccións nas que a enerxía se desprende de forma paulatina, en pequenas doses –para non desorganizar a estrutura celular–, e vai sendo almacenada en moléculas de ATP. O proceso pódese resumir en 2 fases:

   ♦ 1ª fase. Na maioría dos seres vivos, a glicosa oxídase nunha ruta metabólica chamada glicólise, que libera enerxía en forma de ATP e 2 moléculas de ácido pirúvico.

   ♦ 2ª fase. O ácido pirúvico oxídase, e isto pode ocorrer de dúas maneiras:

▪ En condicions anaerobias mediante algún tipo de fermentación: nestes procesos o ácido pirúvico convértese noutras moléculas orgánicas máis sinxelas, e o aceptor final de electróns é unha molécula orgánica.

▪ En condicións aerobias prodúcese a respiración celular: o ácido pirúvico é completamente oxidado a CO2 e H2O, actuando o O2 como aceptor final de electróns.

A GLICÓLISE^[2]

Características

É un proceso catabólico que sucede no citoplasma celular de case todas as células. Constitúe unha ruta común na degradación da glicosa, tanto para a vía aerobia como para a anaerobia.

Fórmula xeral da reacción

A RESPIRACIÓN CELULAR

A respiración celular ou aerobia é un proceso polo que unha molécula de glicosa se oxida totalmente ata CO2 e H2O con intervención de O2. Esta ruta catabólica localízase nas mitocondrias das células eucariotas ou no citoplasma e a membrana plasmática das procariotas. Na respiración celular, o piruvato obtido na glicólise é degradado en tres etapas:

1. Descarboxilación oxidativa do ácido pirúvico a acetilCoA.- As dúas moléculas de ácido pirúvico obtidas na glicólise entran na mitocondria e convértense en ácido acético (2C), que se une ao CoA e forma o acetilCoA. Prodúcese NADH e libérase CO2 como refugallo.
2. Ciclo de Krebs ou do ácido cítrico.- É unha ruta metabólica cíclica localizada na matriz mitocondrial. No transcurso do ciclo, o ácido acético do acetilCoA oxídase a CO2. Libéranse electróns e H+ (empregados para reducir moléculas de NAD+ e FAD+), e enerxía (para a síntese de ATP).
3. Transporte de electróns e fosforilación oxidativa.- Os electróns e H+ procedentes da oxidación da glicosa, e que foron capturados polos transportadores (NADH e FADH2) nas etapas anteriores, transfírense á cadea respiratoria –situada na membrana mitocondrial interna– e transpórtanse ata o O2. Este redúcese para formar moléculas de H2O. Durante o transporte de electróns despréndese enerxía, que se emprega para sintetizar ATP a partir de ADP + Pi (fosforilación oxidativa).

[pic 2]

O transporte de electróns e a fosforilación oxidativa

...