METABOLISMO CELULAR

11INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO CELULAR

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

CONCEPTOS GENERALES

Metabolismo

Concepto. Tipos de reacciones metabólicas: catabólicas y anabólicas, interdependencia entre ellas.

Clasificación de los organismos en relación con los tipos de metabolismo

Autótrofos (fotosintéticos o fotoautótrofos y quimiosintéticos o quimioautótrofos) y heterótrofos

(quimioheterótrofos).

Reacciones de óxido-reducción en el metabolismo celular

Reconocimiento de este tipo de reacciones en el metabolismo. Relación entre el grado de oxidación o reducción

de los compuestos orgánicos y su contenido energético.

Función de los coenzimas NAD+, NADP+, FMN y FAD en el metabolismo

Ejemplos de rutas metabólicas donde se obtienen estos coenzimas reducidos y oxidados.

Función del ATP en el metabolismo celular

Sistema ATP - ADP como sistema de transferencia de energía en los seres vivos. Representación esquemática

de la molécula de ATP. Distintos mecanismos de obtención de ATP: fosforilación a nivel del sustrato (ej.

glucolisis, ciclo de Krebs), fosforilación mediante enzimas ATP-sintetasas (respiración aerobia y fotosíntesis).

METABOLISMO CELULAR

Se conoce como metabolismo al conjunto de reacciones altamente organizadas que ocurren en el interior de las

células, mediante las cuales la célula:

- Obtiene energía a partir de los materiales captados del medio.

- Fabrica moléculas de recambio para sustituir las gastadas.

- Sintetiza otras moléculas necesarias para el crecimiento o para realizar cualquier otra función celular.

TIPOS DE NUTRICIÓN

Los organismos pueden dividirse en dos grandes grupos según la fuente de carbono que utilizan en su nutrición: son los

autótrofos, que utilizan materia inorgánica como fuente de carbono, y los heterótrofos, que lo obtienen de la materia

orgánica.

Por otra parte, pueden dividirse en función de la fuente de energía que utilizan en fotótrofos (luz) o quimiótrofos (reacciones

de oxidación-reducción).

OXIDACIONES BIOLÓGICAS

En esencia, las reacciones químicas son transformaciones energéticas en las cuales la energía almacenada en

los enlaces químicos se transfiere a otros enlaces recién formados. En tales transferencias los electrones pasan de un

nivel energético a otro.

En muchas reacciones los electrones se transfieren de un átomo o molécula a otro. Estas reacciones, muy importantes

en los sistemas vivientes, se conocen como reacciones de oxidación-reducción (redox). La pérdida de uno o

más electrones se conoce como oxidación y se dice que la molécula o el átomo que los ha perdido se ha oxidado. La

reducción, por el contrario, es la ganancia de uno o más electrones. La oxidación y la reducción siempre ocurren simultáneamente,

porque el electrón que pierde el átomo oxidado es aceptado por otro átomo, que se reduce en el proceso.

Frecuentemente los electrones que se transfieren en las reacciones rédox de los seres vivos van acompañados

de un protón (es decir, forman un átomo de hidrógeno), por lo que podemos considerar como una oxidación la pérdida

de átomos de hidrógeno y como una reducción la ganancia de éstos.

Los compuestos orgánicos tienen un mayor contenido energético cuanto más reducidos estén, de lo que se

puede deducir que las reacciones biológicas de oxidación liberarán energía.

INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO 2

PAPEL DEL ATP Y DEL NADPH EN EL METABOLISMO CELULAR

La estrategia básica del metabolismo es formar ATP, NADPH y precursores macromoleculares. La energía química

de las sustancias alimenticias está en las diversas uniones covalentes entre los átomos de una molécula. Dentro

de la célula vi va, esta gran cantidad de energía no puede ser desprendida de golpe, pues la célula no la podría utilizar

de una manera eficaz. Por eso, la célula degrada las moléculas poco a poco, de manera gradual y controlada mediante

la intervención de enzimas.

Las reacciones catabólicas provocan la oxidación de los sustratos, por deshidrogenación, y los enz imas que catalizan

estas reacciones son deshidrogenasas ligadas a los coenzimas NAD, NADP y FAD, princ ipalmente. Los electrones

desprendidos en estas reacciones de oxidación son captados por otras moléculas transportadoras de electrones que

se encuentran organizadas de tal manera que la oxidación de un transportador libera más energía de la necesaria para

reducir al siguiente. Si el excedente de energía es suficiente se utiliza para fosforilar el ADP y formar ATP.

Pero no toda la energía desprendida se utiliza para formar ATP. Un segundo camino para transportar la energía

de las reacciones de oxidorreducción del catabolismo es en forma de NADPH, coenz ima que transporta dos electrones

de alto potencial y sirve como dador de hidrógeno y electrones en las biosíntesis reductoras (anabolismo).

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