Metabolismo, propósitos fundamentales, rutas metabólicas, anabolismo y catabolismo

1. Metabolismo, propósitos fundamentales, rutas metabólicas, anabolismo y catabolismo

¿Qué es el metabolismo?

Se denomina metabolismo al conjunto de reacciones químicas controladas mediante las cuales pueden los seres vivos cambiar la naturaleza de ciertas sustancias para obtener así los elementos nutritivos y las cantidades de energía que requieren los procesos de crecimiento, desarrollo, reproducción y sostén de la vida.

El metabolismo tiene lugar en el interior de las células de los organismos vivientes, a través de un conjunto de sustancias orgánicas encargadas de propiciar determinadas reacciones, llamadas enzimas. En el caso del cuerpo humano, dichas sustancias son segregadas por el hígado.

Propósito fundamental

El metabolismo es el conjunto de transformaciones químicas que provee al cuerpo viviente de las sustancias que necesita para existir, crecer y reproducirse. En el caso de las plantas y los organismos autótrofos, el metabolismo sirve para fijar el carbono y a partir de moléculas simples, valiéndose de la luz solar o de la energía química de fuentes externas, sintetizar los azúcares que luego le servirán de combustible celular.

En cambio, en los organismos heterótrofos como los animales, el metabolismo parte de oxidar y descomponer la glucosa (glucólisis) extraída de la materia orgánica de la que se alimentan, lo cual requiere de una digestión que transforme el tejido y la materia consumida en sus componentes elementales.

Rutas Metabólicas

El metabolismo biológico se compone de dos fases o etapas conjugadas, conocidas como catabolismo y anabolismo. La primera se ocupa de liberar energía, rompiendo vínculos químicos dados; la segunda de emplear dicha energía para formar nuevos enlaces químicos y componer nuevos compuestos orgánicos. Estas fases dependen la una de la otra y se retroalimentan.

Catabolismo o metabolismo destructivo. Procesos liberadores de energía a partir de la ruptura de enlaces químicos presentes en los nutrientes, usualmente a través de la degradación y oxidación, convirtiendo moléculas complejas en otras más simples. Y obteniendo a cambio energía química (ATP), poder reductor (capacidad de donar electrones o recibir protones de ciertas moléculas) y los componentes necesarios para el anabolismo.

Anabolismo o metabolismo constructivo. Procesos constructivos que consumen energía química, para emprender el proceso inverso al catabolismo, formando así moléculas más complejas a partir de estructuras simples, y suministrando al organismo proteínas, lípidos, polisacáridos o ácidos nucleicos.

2.Oxidación de la glucosa 

La oxidación de la glucosa es una fuente principal de energía en la mayoría de las células. Cuando la glucosa se degrada en una serie de pequeños pasos por medio de enzimas, una proporción significativa de la energía contenida en la molécula vuelve a empaquetarse en los enlaces fosfato de las moléculas de ATP.

1. Propósito de la glucólisis, fases de la glucólisis, reacciones y rendimiento

La primera fase en la degradación de la glucosa es la glucólisis que se efectúa en el citoplasma de la célula. La segunda fase es la respiración aeróbica, que requiere oxígeno y, en las células eucarióticas, tiene lugar en las mitocondrias. La respiración comprende el ciclo de Krebs y el transporte terminal de electrones acoplado al proceso de fosforilación oxidativa. Todos estos procesos están íntimamente relacionados.

En condiciones anaeróbicas, el proceso de fermentación transforma al ácido pirúvico producido por la glucólisis o en etanol o en ácido láctico.

Es posible saber cómo y en qué cantidad la energía química, originalmente presente en la molécula de glucosa, se recupera en forma de ATP en el curso de la degradación de la molécula de glucosa. Así, es posible calcular el rendimiento energético global de la oxidación de la glucosa, que puede dar como resultado un máximo de 38 moléculas de ATP. La actividad de la glucólisis y la respiración están reguladas de acuerdo con las necesidades energéticas de la célula

Hasta ahora nos hemos referido a la degradación de la molécula de glucosa, pero otras moléculas alimenticias, que incluyen a las grasas, los polisacáridos y las proteínas, pueden ser también degradadas a compuestos que pueden ingresar en las vías centrales -glucólisis y ciclo de Krebs- en diferentes pasos. La biosíntesis de compuestos orgánicos utiliza los compuestos precursores derivados de intermediarios en la secuencia respiratoria y es impulsada por la energía derivada de esos procesos. Así, otras vías catabólicas y anabólicas están íntimamente interrelacionadas. Energético.

1. Oxidación del piruvato. Fermentación

Cómo el piruvato de la glucólisis se convierte en acetil CoA para poder entrar al ciclo del ácido cítrico. El piruvato es modificado al retirarle un grupo carboxilo, posteriormente es oxidado, y luego se une a la coenzima A. De las cuatro etapas de la respiración celular, la oxidación del piruvato se distingue por diferente: es relativamente corta en comparación con las largas vías de la glucólisis o la del ácido cítrico. Por el contrario, la oxidación del piruvato es una conexión clave que une la glucólisis con el resto de la respiración celular.

Al final de la glucólisis nos quedan dos moléculas de piruvato a las que todavía se les puede extraer mucha energía. La oxidación del piruvato es el siguiente paso en la recolección de energía restante en forma de ATP. aunque no se genera ATP directamente durante este proceso.

3.Ciclo de Krebs, visión general, moléculas que participan, enzimas involucradas, rendimiento energético.

El ciclo de Krebs, o ciclo del ácido cítrico, genera la mayor parte de los acarreadores de electrones (energía) que se conectarán en la cadena transportadora de electrones (CTE) en la última parte de la respiración celular de las células eucariontes. También se le conoce como el ciclo del ácido cítrico porque es una cadena de oxidación, reducción y transformación del citrato.El citrato o ácido cítrico es una estructura de seis carbonos que completa el ciclo regenerándose en oxalacetato. El oxalacetato es la molécula necesaria para producir nuevamente ácido cítrico.El ciclo de Krebs solo es posible gracias a la molécula de glucosa que produce el ciclo de Calvin o la fase oscura de la fotosíntesis. La glucosa, mediante la glucólisis, generará los dos piruvatos que producirán, en lo que se considera como la fase preparatoria del ciclo de Krebs, acetil-CoA, necesaria para obtener citrato o ácido cítrico.

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