Conceptos Fundamentales del Metabolismo Celular
El Metabolismo se define como el conjunto de reacciones químicas, catalizadas por enzimas y encadenadas, que suceden en medio acuoso, en el interior de los organismos. Su propósito es que estos adquieran energía y puedan sintetizar sus estructuras, logrando así un equilibrio interno.
Tipos Principales de Reacciones Metabólicas
198. Catabolismo
Tipo de metabolismo que consiste en un conjunto de reacciones químicas de oxidación, catalizadas por enzimas, y que tienen como fin degradar moléculas complejas en moléculas más simples. Puede ser:
- Total: Si ocurre en medio aeróbico y el último aceptor de electrones es el oxígeno.
- Parcial: Si ocurre en medio anaeróbico y el último aceptor de electrones es otra molécula orgánica que podría seguir oxidándose.
En estas reacciones se libera energía química en forma de ATP.
199. Anabolismo
Tipo de metabolismo que consiste en un conjunto de reacciones químicas de reducción, catalizadas por enzimas, y que sintetizan moléculas más complejas a partir de moléculas más simples. Esto supone un gasto de energía química en forma de ATP. Estas reacciones irán acopladas a reacciones catabólicas, productoras de ATP.
Clasificación de Organismos según su Fuente de Energía y Materia
200. Quimioautótrofo
Organismo que, según su metabolismo, es autótrofo; es decir, obtiene la materia de una molécula inorgánica y obtiene la energía de reacciones químicas. Es un quimiosintético.
201. Fotoautótrofo
Organismo que, según su metabolismo, adquiere la materia de moléculas inorgánicas y la energía de luz solar. Es un fotosintético.
202. Quimioheterótrofo
Organismo que, según su metabolismo, adquiere la energía de reacciones químicas y la materia de moléculas orgánicas.
203. Fotoheterótrofo
Organismo que, según su metabolismo, adquiere la materia de moléculas orgánicas y la energía de luz solar.
Procesos Metabólicos Clave
204. Fotosíntesis
Proceso metabólico que realizan las algas, plantas y algunas bacterias (cianobacterias). Consiste en un conjunto de reacciones químicas catalizadas por diferentes enzimas, en las que:
- Se convierte la energía lumínica en energía química (primera fase).
- Se usa esa energía química para producir moléculas complejas o nutrientes a partir de moléculas simples, como agua y sales minerales (segunda fase).
Este tipo de metabolismo es la base de cualquier ecosistema. Sucede en los cloroplastos de células eucariotas.
Respiración Celular
Proceso metabólico que sucede en las mitocondrias y que consiste en adquirir energía en forma de ATP, a partir de varias reacciones catabólicas, en las que se oxidan moléculas complejas en moléculas más simples.
206. Ciclo de Krebs o Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos
Se trata de un conjunto de reacciones químicas catabólicas y cíclicas (se empieza y se termina en el mismo componente) que ocurren en la matriz mitocondrial. Conllevan a descomponer el acetil CoA en CO2, ATP, FADH2 y NADH, que son usados en etapas posteriores del catabolismo para seguir adquiriendo energía.
207. Ciclo de Calvin
Conjunto de reacciones químicas cíclicas que ocurren durante la fase oscura de la fotosíntesis, en las que se sintetizan nutrientes con la fijación de CO2. Dichas reacciones ocurren en el estroma del cloroplasto y participan multitud de enzimas. Son reacciones anabólicas, en las que los productos obtenidos en la fase lumínica (ATP, NADPH y FADH) son usados para formar glúcidos, lípidos, etc.
208. Glucólisis
Fase del catabolismo de glúcidos que consiste en un conjunto de reacciones de oxidación en las que una glucosa es degradada a dos moléculas de ácido pirúvico o piruvato, ATP y NADH. Ocurre en el citosol de la célula, en ausencia de oxígeno y con la intervención de múltiples enzimas.
209. Fermentación
Tipo de metabolismo catabólico y anaeróbico en el que, tras un conjunto de reacciones químicas de oxidación mediadas por enzimas, una molécula es degradada a moléculas orgánicas más simples y ATP. Se obtiene poco ATP y se obtienen productos como alcohol (fermentación alcohólica) y ácido láctico (fermentación láctica), que son usados en la industria para producir diferentes tipos de productos: cerveza, vino, pan, yogur, queso. La realizan microorganismos como bacterias y levaduras, pero, a veces, también células animales como las musculares, cuando tras un ejercicio intenso, se han quedado sin suficiente oxígeno. Solo suceden a partir de glúcidos y ocurren en el citosol de las células.
210. Quimiosíntesis
Tipo de metabolismo que realizan algunos microorganismos como las bacterias del azufre. Consiste en un conjunto de reacciones anabólicas a partir de las cuales se obtienen nutrientes a partir de moléculas inorgánicas simples y la energía química es conseguida a partir de reacciones químicas. Es un metabolismo autótrofo y aeróbico.
Mecanismos de Producción de ATP
211. Cadena de Transporte Electrónico
Conjunto de enzimas que están presentes en las crestas mitocondriales (en el caso de la respiración celular) y en las membranas tilacoidales de los cloroplastos (en el caso de la fotosíntesis). Estas enzimas pueden oxidarse y reducirse, es decir, van liberando y acogiendo electrones, con el objetivo de que se produzca un flujo de protones que active a la ATPasa, enzima encargada de producir ATP.
212. Fosforilación Oxidativa y Fotofosforilación
Proceso de síntesis de ATP a partir de la enzima ATPasa, que usa el flujo de H+ producido durante la cadena de transporte electrónico.
- La fosforilación oxidativa ocurre en las crestas mitocondriales durante la respiración celular.
- La fotofosforilación ocurre en las membranas tilacoidales del cloroplasto durante la fase lumínica de la fotosíntesis.