El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células de los seres vivos.
Existen dos tipos de metabolismo:
- El catabolismo: es el conjunto de reacciones que tienen como objetivo la obtención de energía y moléculas precursoras a partir de otras más complejas. Los procesos catabólicos son de degradación, y producen energía química, por tanto son reacciones exergónicas.
- El anabolismo: es el conjunto de reacciones que tienen por objetivo la síntesis de moléculas precursoras sencillas y energía. Los procesos anabólicos son sintéticos y consumen energía, por tanto son reacciones endergónicas.
ENZIMAS
Las enzimas son grandes moléculas de proteínas formadas por una o varias cadenas polipeptídicas, que catalizan de forma específica determinadas reacciones bioquímicas uniéndose a la molécula o metabolito que se va a transformar, llamado sustrato, dando lugar a una nueva sustancia, el producto. Una enzima:
- Aumenta la velocidad de una reacción química.
- No cambia al final de la reacción.
- No cambia la naturaleza de la reacción o su resultado final.
CATABOLISMO
Existen muchos tipos de catabolismo pero voy a hablar sobre el cataclismo de glúcidos y la RESPIRACIÓN CELULAR.
La respiración celular se produce en células aerobias, lo que quiere decir que el último aceptor de electrones de esta reacción será el oxígeno. Consta de varias fases:
Glucólisis: Es el proceso metabólico por el cual una molécula de glucosa se degrada en dos de piruvato. La glucólisis se divide en dos etapas, una en la que se consume energía, y otra en la que se obtiene. Ambas se realizan en el citosol, de esta manera: - La glucosa se activa por fosforilación, y al final resultan dos moléculas de gliceraldehido-3- fosfato. Se consumen 2 ATP, por lo que se consume energía. - En esta etapa se produce la energía contenida en dos moleculas de gliceraldehido- 3- fosfato, mediante reacciones de oxido-reducción y fosforilaciones. Al final se forman dos moléculas de piruvato. Produciendo energía. Balance energético de la glucólisis: En la primera etapa se consumen 2 ATP, y en la segunda etapa se producen 4 ATP y 2 NADH.
2. Descarboxilación oxidativa: Es un proceso de degradación del piruvato hasta acetil-CoA, en presencia de oxígeno. Este proceso ocurre en la matriz mitocondria. La molécula de piruvato pierde un grupo carboxilo en forma de CO2 y da lugar a acetil-CoA y a NADH.
3. Ciclo de Krebs: El ciclo de Krebs es una secuencia de reacciones en las que el acetil-CoA se oxida a CO2 y H2O. Las reacciones tienen lugar en la matriz mitocondrial. También se denomina ciclo del ácido cítrico, porque cuando el Acetil CoA entra al ciclo de Krebs se une con el oxalacetato y juntos forman el ácido cítrico o citrato. Se producen dos vueltas por cada molécula de glucosa en este ciclo, ya que cada molécula da lugar a 2 piruvatos, que a su vez dan lugar a un Acetil CoA cada uno. Por cada vuelta se obtiene: 3 NADH, 1 FADH Y 1 GTP.
4. Cadena de transporte de electrones:
En este proceso todo el poder reductor que se ha obtenido de las diferentes fases de la respiración celular se convierte en ATP por lo que es en esta etapa donde se obtiene más ATP directamente. Al final el total de ATP que se obtiene en todas las etapas es de 36 ATP. Para entender un poco mejor como se transforma en poder reductor en ATP dejo esta foto:
FERMENTACIÓN
Otro tipo de reacción católica es la fermentación, que se realiza en algunas bacterias y levaduras. La obtención de energía es mucho menor que en la respiración celular, ya que en este proceso solo se obtiene energía de la glucólisis, lo que equivale a un total de 2 ATP. Este proceso lo realizan las células anaerobias, lo que significa que el último aceptor de electrones ya no es el oxígeno, sino que es una molécula orgánica. El principal objetivo de las fermentaciones es Que el poder reductor vuelva a su forma oxidada, ya que como he dicho anteriormente en la respiración celular, en la glucólisis se obtiene NADH (reducida) a partir de NAD (oxidada). En las fermentaciones no se aprovecha la energía de esta coenzima y vuelve a su forma oxidada.
Existen varios tipos de fermentaciones:
-Fermentación alcohólica: a partir del ácido piruvico se obtiene etanol, un ejemplo es la levadura sacharomyces cerebisae
- Fermentación láctica: a partir del ácido piruvico se obtiene ácido láctico, un ejemplo es la bacteria Lactobacilus.
- Fermentación acética: a partir del ácido piruvico se obtiene ácido acético, un ejemplo es la bacteria Acetobacter.
- Fermentación butírica: a partir del ácido piruvico se obtiene ácido butírico, lo que provoca la putrefacción de ácidos grasos, un ejemplo es la bacteria Clostridium.
Aquí dejo algunas preguntas tipo test que realizamos en clase sobre la fermentación:
También adjunto una tabla con las diferencias entre la respiración celular y la fermentación:
ANABOLISMO
Al igual que de de cataclismo existen muchos tipos de anabolismo, pero voy a hablar sobre la fotosíntesis. La FOTOSÍNTESIS es el proceso por el cual las células de organismos como las plantas, algas y algunas bacterias, captan la luz del sol, y la transforman en energía química para la obtención de compuestos orgánicos. En las células vegetales ocurre en los cloroplastos, en los tilacoides.
Fase oscura: - Es independiente de la luz, es decir, ocurre tanto si hay luz como si no la hay. - Se utiliza la energía obtenida en la fase luminosa para fijar el dióxido de carbono y obtener moléculas orgánicas. Este proceso es denominado fijación de CO2, y ocurre por medio de las reacciones que constituyen el Ciclo de Calvin. - Se realiza en el estroma del cloroplasto. - La enzima rubisco fija la molécula de CO2 y se activa con la luz del sol. - El compuesto inicial del ciclo es la ribulosa que se une al CO2 y se rompe en dos moléculas (PGA). En el siguiente paso el PGA se reduce a GAP. - Por cada tres moléculas de CO2 fijadas se producen seis moléculas de GAP. - Finalmente, el GAP puede formar glucosa o fructosa en una ruta metabólica
Fase luminosa cíclica:
En esta fase se obtiene muy poca energía, 2 ATP en total, se llama cíclica porque sigue un recorrido y solo tiene el fotosistema I
Fase luminosa acíclica:
Esta fase no sigue ningún recorrido, se obtiene mucha más energía que en la cíclica, 16 ATP en total, Tiene dos lugares por los que sec pata luz solar, en esta fase si que podemos encontrar los dos fotosistemas, el fotosistema II es capaz de romper H20 (fotólisis). En el esquem general se ve mejor este proceso y como obtener glucosa a partir de el.
QUIMIOSÍNTESIS
Es el proceso de obtención de energía a partir de reacciones de oxidación-reducción.
Aquí adjunto un esquema sobre el metabolismo celular, y más concretamente sobre la respiración celular y la fotosíntesis:
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