METABOLISMO:

Conjunto de reacciones en la célula para obtener energía y utilizarla para mantener las concentraciones iónicas y regenerar moléculas y estructuras que se degradan, permitiendo llevar a cabo distintas funciones.

Dos tipos de reacciones químicas:

• Exergónicas: espontáneas, de degradación, se libera energía. Lo engloba el catabolismo.
• Endergónicas: no espontáneas, necesitan energía externa para dar productos más energéticos. Lo engloba el anabolismo.

La molécula que actúa en el metabolismo es el ATP, que almacena y cede energía. Su síntesis se puede realizar en mitocondrias y cloroplastos debido a un flujo de H⁺ o a nivel de sustrato por la ruptura de una biomolécula que libera energía.

El metabolismo tiene dos procesos: catabolismo y anabolismo.

Oxidación-reducción en el metabolismo:

Reacciones para la transferencia de electrones de una molécula a otra (energía).

• Oxidación: una molécula pierde electrones (dador).
• Reducción: ganancia de electrones (aceptor).

Ambos procesos están acoplados; en general, las oxidaciones transforman grandes moléculas en moléculas más sencillas o en moléculas inorgánicas, donde se libera energía, electrones y H⁺. Las reducciones son reacciones biosintéticas y endergónicas que necesitan incorporar electrones y H⁺.

Intermediarios de las transferencias energéticas: coenzimas transportadoras de electrones, de otros grupos y de energía.

CATABOLISMO:

Fase degradativa del metabolismo, donde las moléculas orgánicas complejas y reducidas son degradadas a través de reacciones exergónicas de redox en las que los electrones son transferidos de un dador a un aceptor.

En el aceptor final, tres tipos de respiraciones:

• Aerobia o celular: último aceptor – oxígeno, el sustrato se oxida y obtiene energía, CO₂ y agua. + energía + común.
• Anaerobia: último aceptor – compuesto inorgánico. – frecuente.
• Fermentaciones: último aceptor – compuesto orgánico, proceso anaerobio, oxidación no completa. – energía.

De glúcidos:

El sustrato más utilizado es la glucosa, que puede proceder de organismos autótrofos y heterótrofos.

Oxidación de la glucosa:

A través de reacciones en las que la energía se desprende de forma paulatina y se almacena en moléculas de ATP. Dos fases: la glucólisis y la oxidación del ácido pirúvico.

Glucólisis:

Proceso catabólico anaeróbico en el citoplasma celular, donde se encuentran las enzimas.

Etapas:

• Fase preparatoria o 6C: donde la glucosa es fosforilada dos veces y convertida en fructosa.
• Fase de beneficios o 3C: donde el gliceraldehído sufre oxidaciones hasta transformarse en ácido pirúvico.

Respiración celular:

Proceso por el que una molécula de glucosa se oxida totalmente. Se localiza en las mitocondrias de eucariotas y en el citoplasma y membrana de procariotas.

Etapas:

• Descarboxilación oxidativa del pirúvico: este entra en la mitocondria y sufre una descarboxilación, liberando una molécula de CO₂ y una oxidación por NAD⁺ que se reduce a NADH. El resultado es un grupo acilo activado por la coenzima A para producir acetil-CoA. Reacciones catalizadas por el sistema piruvato deshidrogenasa.
• Ciclo de Krebs: ruta cíclica que se localiza en la matriz mitocondrial, donde se producen deshidrogenaciones y descarboxilaciones para transformarse de unos ácidos a otros.
• Transporte de electrones y fosforilación oxidativa: mediante reacciones redox en una membrana interna mitocondrial, llevadas a cabo por proteínas de la cadena respiratoria.

Fermentaciones:

Proceso metabólico en el citoplasma mediante el cual las células obtienen energía en condiciones anaerobias, por oxidación parcial de la glucosa. Se producen 2 ATP por glucosa, y el aceptor final es un compuesto orgánico.

Microorganismos que las realizan:

• Anaerobios estrictos: solo en ausencia de oxígeno.
• Anaerobias facultativas: realizan fermentaciones o respiraciones según crezcan en ausencia o presencia de oxígeno.

Tipos de fermentación:

• Fermentación láctica: el ácido pirúvico se convierte en ácido láctico, ya que acepta los electrones del NADH + H⁺ producido en la glucólisis. La llevan a cabo bacterias anaerobias.
• Fermentación alcohólica: el ácido pirúvico se convierte en etanol. La llevan a cabo levaduras y hongos.
• Fermentación acética: la realizan bacterias aerobias y se obtiene vinagre.
• Fermentación butírica: descomposición de sustancias vegetales.

De ácidos grasos:

Catabolismo de triglicéridos que son rotos por lipasas, en la digestión química, rindiendo ácidos grasos (proceso de beta-oxidación para transformarse en moléculas de acetil-CoA) y glicerina (transformándose en gliceraldehído-3-fosfato).

Beta-oxidación:

En la matriz mitocondrial, consiste en una serie de reacciones en hélice que van separando fragmentos de dos carbonos en forma de acetil-CoA. Proceso:

• El ácido graso ingresa en la mitocondria y se activa con una molécula de coenzima A, dando acil-CoA.
• Este sufre la primera beta-oxidación, y se desprende una molécula de acetil-CoA.
• El resto se activa con una molécula de CoA y se inicia una nueva vuelta de hélice.
• Se repite hasta la agotación del ácido graso.
• Las moléculas obtenidas se incorporan al ciclo de Krebs, donde se oxidan.

Rendimiento energético:

8 de acetil-CoA, 7 de FADH, 7 de NADH + H⁺, 130 ATP.