Las reacciones catabólicas liberan energía etenida

METABOLISMO CELULAR
El metabolismo comprende una serie de transformaciones químicas y procesos energéticos
que ocurren en el ser vivo. Para que suceda cada una de esas transformaciones se necesitan
enzimas y comprende dos procesos:
Anabolismo o reacciones constructivas, de síntesis, endoergónicas, en las que se requiere
energía.
Catabolismo o reacciones de degradación de moléculas complejas que pasan a convertirse en
moléculas sencillas. La liberación de energía química no se pierde; se conserva en forma de
enlaces fosfato del ATP, de manera que puede transferirse a las reacciones anabólicas.
Anabolismo y catabolismo se producen simultáneamente en las células. Generalmente, el
producto de una reacción sirve de sustrato para la siguiente, formándose rutas o vías
metabólica, como aparecen en la imagen, relacionadas con flechas. Las conexiones existentes
entre diferentes vías metabólicas reciben el nombre de metabolismo intermediario.
Observamos que las
reacciones que
constituyen el
catabolismo son
convergentes, y las del
anabolismo, divergentes
En la última fase se
producen moléculas que
pueden utilizarse en el
catabolismo para su
degradación completa
hasta CO2, agua y
amoníaco, o bien ser
moléculas precursoras
para la síntesis de otras
moléculas
En las rutas metabólicas se necesitan numerosas y específicas enzimas que van conformando
los pasos y productos intermedios de las rutas. Pero, además, son necesarios varios tipos de
moléculas, indispensables para su desarrollo final.
Los seres vivos son sistemas abiertos: Intercambian materia y energía con el entorno, como
un torbellino o una llama. Son en un aspecto, máquinas químicas y han de construirse a sí
mismos obteniendo energía y materiales.
Hasta los organismos más sencillos de tipo bacteriano tienen más de 1000 reacciones
químicas diferentes.
EL ATP Y LOS INTERCAMBIOS DE ENERGÍA EN EL METABOLISMO
Hay procesos que liberan energía y otros que la consumen. La liberación y el consumo no
tienen por qué ocurrir al mismo tiempo, ni en el mismo lugar de la célula. Debe de existir un
mecanismo que almacene y transporte esta energía desde los lugares donde se produce hasta
donde se consume. Este mecanismo se basa en la formación y ruptura de enlaces químicos
que acumulan y liberan gran cantidad de energía. Se suele usar el ATP.
El ATP ha de regenerarse constantemente. No vale de almacén de energía. Por ejemplo el ATP
en una célula muscular activa se consume en menos de 1 segundo.
Los metabolitos de reserva pueden proporcionar energía otros pocos segundos por tanto el
ATP debe regenerarse por el metabolismo. El ATP total humano es de 100 g.
Unidad de energía el ATP. Donador
inmediato de energía
ATP --> ADP+Pi + 7.3 Kcal/mol
ATP --> AMP+PPi + 10.9 Kcal/mol
•El ATP es intermediario energético celular: por enlaces P-P. La hidrólisis libera 31 K J
/mol.
•Se forma y se consume continuamente. Es molécula de transferencia, no de reserva E.
1.-Utilización de la energía libre almacenada en el ATP.
La hidrólisis es un proceso espontáneo que permite acoplarlo a procesos que no son posibles
sin aporte energético. El acoplamiento se hace mediante enzimas.
2.-Utilización del ATP para almacenar energía libre.
La fosforilación es un proceso endoergónico que requiere un aporte energético. Esta reacción
tiene lugar en el interior de las células, acoplada a otros procesos exergónicos.
Las moléculas del ATP pueden proceder de las reacciones catabólicas, de la fotosíntesis o
de la quimiosíntesis.
En la célula se utilizan dos mecanismos distintos para sintetizar ATP.
Fosforilación a nivel de sustrato.
Primero se forma un sustrato intermedio "rico en energía" y en la segunda se utiliza la
energía liberada por la hidrólisis de este compuesto para la fosforilación del ADP a ATP
Fosforilación en el transporte de electrones.
Las células utilizan el transporte de electrones a través de proteínas ubicadas en la membrana
de las mitocondrias o cloroplastos, libera energía que es utilizada por una enzima, la ATPsintetasa, para acoplar la fosforilación del ADP a ATP. Se denomina fosforilación
fotosintética si se produce en el cloroplasto y fosforilación oxidativa, si tiene lugar en las
mitocondria.(Hay también otros nucleótidos que cumplen funciones similares)
3.-Los electrones: otro vehículo para transferir energía.
Muchas de olas reacciones del catabolismo suponen la oxidación de un sustrato, lo que libera
electrones, mientras que por el contrario, la biosíntesis de moléculas ricas en hidrógeno,
como los ácidos grasos, requiere electrones.
Los electrones son transportados enzimáticamente desde las reacciones catabólicas de
oxidación en que son liberados, hasta las reacciones anabólicas de reducción que precisan de
ellos. Para ello se utilizan coenzimas transportadores de e como el NADP, que llevan a estos
desde un punto a otro de la célula, de forma similar a como lo hace el ATP con la energía.
En definitiva, en el metabolismo se producen de forma continua reacciones redox, de
oxidación-reducción´.
Cuando los grupos fosfatos se transfieren al ADP para formar ATP, se está almacenando
energía. Otra forma es transferir electrones (e-), las reacciones se denominan de
oxidorreducción o reacciones redox.
La ganancia de uno o más e- por un átomo, ión o molécula --> REDUCCIÓN
la pérdida de uno o más e- por un átomo, ión o molécula --> OXIDACIÓN
Hay que tener en cuenta que una molécula se oxida o se reduce no solamente cuando
intercambia e-, sino también cuando intercambia átomos de Hidrógeno (no iones H), ya que
involucra transferencia de electrones: H = H+ + e- .
Por ello una oxidación siempre ocurre simultáneamente con una reducción. Cuando un
reacciones material
en el interior
de la célula
metabolismo.
se oxida,
los e-operdidos
se transfieren a otro material, reduciéndolo.
s: catabolismo y anabolismo
Etapas de la nutrición II
, produce
avés de la
produce
ánica
reducción.
ergía. Hay
que no
ducción
El NAD+, NADP+ y FAD son coenzimas o grupos
Catabolismo
XY
X+Y
prostéticos de las encimas deshidrogenadas que se
encargan de quitar hidrógenos a las moléculas.
energía
2H(2H+ + 2e-)
Estos coencimas son oxidantes, toman electrones e
H+ y quedan reducidos: NADH, NADPH y
X+Y
XY
Anabolismo
FADH2, que son, por tanto, donadores de electrones
y tienen capacidad de reducir o poder reductor.
as reducidas, X e Y moléculas oxidadas.
Los procesos metabólicos más importantes ocurren en cloroplastos y mitocondrias: ¿Cuáles son
los que aparecen en esta figura y de qué tipo SON?