Fisiologia Metabolismo

Metabolismo

El metabolismo se refiere a todas las reacciones químicas que ocurren en el cuerpo para mantener la vida. El metabolismo se puede dividir generalmente en dos partes: anabolismo y catabolismo. El metabolismo se puede dividir generalmente en 2 partes: anabolismo (o biosíntesis) y catabolismo.

• El anabolismo es la biosíntesis de componentes celulares (por ejemplo, proteínas y ácidos nucleicos) a partir de moléculas más pequeñas o "bloques de construcción": estos procesos requieren energía.

• El catabolismo es la descomposición de los alimentos en moléculas simples, que son capaces de proporcionar energía. La energía se deriva de la degradación catabólica adicional de estas moléculas más simples, produciendo ATP, CO2 y agua.

Visión general del catabolismo: Los macronutrientes, como las proteínas y los carbohidratos, se descomponen por digestión y luego pueden ser absorbidos por el torrente sanguíneo.

Una vez absorbidas por las células, estas simples moléculas se consumen a través de la respiración celular.

Este proceso produce:

1. dióxido de carbono (CO2),

2. agua, y

3.energía [principalmente como trifosfato de adenosina (ATP)].

El ATP se usa para controlar todos los demás procesos bioquímicos.

Hay 4 etapas para el catabolismo:

• Etapa 1: en la primera etapa del catabolismo, las moléculas grandes y complejas obtenidas a partir de la dieta o de las reservas de combustible se degradan primero en sus componentes constitutivos:

Las proteínas se hidrolizan a aminoácidos.

Los carbohidratos complejos (polisacáridos) se hidrolizan a azúcares simples, predominantemente glucosa.

Los lípidos (grasas) se hidrolizan en ácidos grasos.

• Etapa 2: estos productos se convierten a través de secuencias de reacciones químicas (conocidas como vías) en intermedios simples comunes:

piruvato (3 carbonos)

acetil CoA (2 carbonos)

Conversión de piruvato en acetil CoA compromete el acetil CoA para entrar en el ciclo del ácido cítrico.

Esto es particularmente importante en el hígado, ya que evita que el piruvato se convierta nuevamente en glucosa.

• Etapas 3 y 4: Las etapas finales comparten fuentes de energía comunes:

El acetil CoA se oxida a CO2 por las reacciones del ciclo del ácido cítrico.

Los electrones cosechados a partir de este proceso son utilizados por la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias de la célula para impulsar la síntesis de ATP de ADP por la ATP sintasa.

Este proceso se conoce como fosforilación oxidativa, en la que el oxígeno (O2) actúa como el aceptor final de electrones.

El oxígeno se convierte en agua, un producto de desecho de la cadena de transporte de electrones.

Reacciones de acoplamiento: ¿Cómo se usa la energía almacenada en ATP para trabajar? Esto se hace acoplando la hidrólisis de ATP a reacciones desfavorables.

Considere las reacciones 1 y 2 a continuación:

Reacción 1: A → B, ΔG <0

Reacción 2: C → D, ΔG> 0

La reacción desfavorable (reacción 2) puede ser impulsada por la reacción favorable (reacción 1) si los dos están acoplados y el ΔG <0 total.

Para ver cómo esto se aplica a las células, considere la fosforilación de la glucosa:

glucosa + fosfato → glucosa 6-fosfato (G 6-P) + H2O, ΔG <+14 kJ / mol

Esta reacción desfavorable se combina con la hidrólisis de ATP:

ATP + H2O → ADP + fosfato, ΔG <-30kJ / mol

La suma de las energías libres de Gibbs para estas dos reacciones es -16 kJ / mol, lo que indica que la reacción acoplada es espontánea. Por lo tanto, la energía almacenada en ATP se utiliza para impulsar la reacción desfavorable anterior. Las enzimas son importantes en el proceso de acoplamiento; en este caso, ambas reacciones son catalizadas in vivo por la enzima hexoquinasa. Acoplamiento de la fosforilación de glucosa a la hidrólisis de ATP.

Nota: Al igual que LegoTM, las moléculas biológicas están formadas por bloques de construcción. En el caso de las moléculas biológicas, estas son generalmente cadenas o anillos de hidrocarburo con diferentes números de átomos de carbono.

Vías de glucosa a energía: Los primeros pasos del catabolismo de la glucosa para producir energía se llaman glucólisis. Tenga en cuenta que estos pasos son anaeróbicos; no se requiere oxígeno. La glucosa se descompone in vivo en una serie de reacciones metabólicas controladas, divididas en 3 clases:

• Glicólisis: ocurre en el citoplasma de la célula.
• Ciclo del ácido cítrico: ocurre en la matriz mitocondrial.
• La cadena de transporte de electrones ocurre en la membrana mitocondrial interna.

Glicólisis: Vamos a mantenerlo simple con nuestros bloques de construcción biológicos LegoTM. La primera reacción de la glucólisis "bloquea" la glucosa en la célula. Se agrega un grupo fosfato al sexto carbono de glucosa (6 carbonos) para producir glucosa 6-fosfato.

Glucosa 6-fosfato se convierte en fructosa 1,6-fosfato con la adición de otro grupo fosfato. Esta reacción también requiere un ATP. La fructosa 1,6-fosfato se divide para formar 2 moléculas de piruvato (3 carbonos): esto genera 4 ATP y también libera suficiente energía para la conversión de 2 NAD + → 2 NADH + 2 H +.

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