Introducción al metabolismo y bioenergética

Introducción al metabolismo y bioenergética

(Primera clase /martes 11 de agosto de 2015)

¿Qué es el metabolismo?

Corresponde a la interconversión de diferentes moléculas o transformación de estas, a partir de por ejemplo de Carbohidratos se llega a piruvatos, se puede fabricar diferentes moléculas y estructuras como por ejemplo: la glucosa se puede transformar en glicerol. Por lo tanto, al hablar de metabolismo en general, se habla de diferentes transformaciones que son posibles y al mismo tiempo, llegar a obtener energía biológicamente útil.

A partir de una estructura como los carbohidratos no solamente va a crear piruvatos, si no que pueden ser muchos tipos de estructuras al igual así con los ácidos grasos que también generan diferentes componentes o también los aminoácidos que tienen una importancia en la generación de energía,  glucosa en nuestra célula y también fabricar neurotransmisores.

Cuando se habla de metabolismo, los procesos metabólicos son nada más que un enjambre de diferentes reacciones químicas que ocurren dentro de un organismo viviente, y esto es la Bioquímica. Cuando hacemos todas estas transformaciones somos capaces de interactuar en entre diferentes puntos, de los cuales todos estos puntos que están en la imagen (no han subido las diapos), son un metabolismo.

Metabolismo intermediario: Es todo lo que esta entremedio de la molécula que ingresa. La importancia que tiene lo que se destaca es que hay muchas interconexiones, de modo de que lo que estamos observando cuando hablamos de metabolismo, es que se interconvierten diferentes moléculas, con esto y también muchas reacciones que se están dando simultáneamente. Metabolismo es la suma de todas estas reacciones que permiten que obtengamos nuevas moléculas, la degradación de estructuras, la obtención de energía, etc.

En la imagen se ve una columna vertebral, su eje central es el metabolismo de la glucosa y no es casualidad que la glucosa este en el centro, el piruvato y también el ciclo de krebs. A partir de ese punto, se ramifica hacia todos lados.

En el proceso de transformaciones se parte con moléculas como la glucosa, los ácidos grasos o aminoácidos, que van a ser pendientes a la generación de intermediaros, pendientes que permiten que finalmente obtengamos una movilización de electrones y síntesis de ATP. Las diferentes vías conducen la obtención de ATP. Estas vías son de degradación y es lo que conocemos habitualmente como catabolismo. El catabolismo es la vía por la cual se parte con moléculas más grandes y se termina con moléculas más pequeñas obteniendo en el trayecto como ganancia energía. Esto ocurre gracias a un proceso oxidativo.

¿Qué es una oxidación?

Una oxidación puede ocurrir en presencia o no de oxigeno, en la forma clásica de oxidación se requiere oxigeno, pero cuando se ve oxido reducción corresponde a un cambio en el estado de oxidación que es la perdida de electrones.

En una combustión, se necesita un componente (O2) y un combustible (madera), pero a nivel biológico, cuando incorporamos carbohidratos (glucosa) esta se combustiona, pero se combustiona biológicamente.

¿Cuál es la diferencia entre una combustión biológica a una combustión química?

Si se toma una cuchara con azúcar, se le prende un encendedor, esta se inflama. Esto pasa porque el azúcar es un combustible que a presencia de O2 hace una combustión química. Estas combustiones químicas son violentas o descontroladas.

El proceso químico es más rápido que el biológico, ya que en el químico es todo o nada, se quema o no se quema. En el proceso biológico es gradual, lo que hace que obtengamos la energía en forma gradual, y si ya no se necesita más energía, me quedo con la estructura y se fabrica otro tipo de componente. Manejo de la energía es la clave desde el punto de vida biológico.

Si se compara la energía de cuanto obtengo cuando se come una cucharada de azúcar vs la energía que se libera cuando se quema la glucosa, se obtiene más energía al quemar la azúcar.

¿Cuánta energía necesito?

Se necesita la cantidad de energía suficiente como para que se genere un proceso biológico adecuado, esto significa que a nivel biológico se necesita procesos biológicos controlables, que no sean todo o nada. Que si en un momento hay mucha energía, sea capaz de frenar el proceso y desviar estas estructuras a otros lados. En los procesos biológicos, se tiende a ir de moléculas más grandes a más pequeñas como de glucosa a CO2 y agua (estos dos tienen menos energía como estructura que la glucosa), y en el trayecto se libera energía, pero no al todo a nada, ya que existen múltiples etapas o puntos de obtención de energía y también muchos puntos en los cuales se pueden detener. Este proceso no es de un solo salto porque si fuera así, el gasto energético seria mucho y del punto de vista biológico no es rentable.

Ejemplo del cartucho

“Si para temperarnos, tenemos un montón de dinamita, y este lo encendemos para temperarnos, se libera mucha energía obteniendo mucho calor pero quedando nosotros muertos (biológicamente no rentable). Pero si se toma el proceso de fragmentación, haciendo pequeños cartuchos de pólvora, se genera un montón de pequeñas explosiones o puntos de energía, haciendo que se tempere el entorno (proceso manejable)”.

Procesos catabólicos y anabólicos

Procesos catabólicos corresponde a todo lo que es degradación, el anabolismo a todo lo que es síntesis. Sin embargo, no se puede degradar mucho ni sintetizar muchos, si no que tiene que haber una homeostasis (equilibrio). Esto es uno de los puntos fundamentales de los seres vivientes como es la homeostasis hídrica, en el equilibrio de ingreso y egreso. (Degradando y al mismo tiempo fabricando), de modo tal que cuando hablamos de metabolismo intermediario (entre el punto inicial y el punto final o el estudio de los procesos intermedios) nos encontramos con:

Procesos catabólicos es un proceso de degradación de una molécula mas grande a una más pequeña, generan energía y son procesos oxidativos (entregan electrones). Estos electrones en el medio celular no andan solos, estos van asociados a algo que los trasladan de un punto a otro, moléculas como el NAD oxidado que se va a reducir y va a formar un NADH (NAD reducido) que es capaz de transportar electrones. Los procesos catabólicos son convergentes.

Proceso anabólico

Tiene que ver con síntesis, gasta ATP, es reductivo por lo tanto hay que aportar electrones. El proceso anabólico es divergente.

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