Metabolismo celular
Concepto
Funciones del metabolismo
Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP. Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes.
Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.
Cuadro comparativo
Energía de las
moléculas
Energía de las
moléculas
Dirección de la reacción
Dirección de la reacción
Procesos complementarios
Biomoléculas complejas
Biomoléculas complejas
Biomoléculas simples
Procesos complementarios
Regulación del metabolismo:
las Enzimas
Todas las reacciones químicas requieren para que se produzcan una energía de activación, energía necesaria para romper los enlaces químicos.
Las enzimas son catalizadores orgánicos (proteínas globulares) cuya función es la de disminuir la energía de activación que se requiere en una reacción química, estableciendo una asociación temporaria con el o con los reaccionantes.
Características de las enzimas
Son específicas, siempre actúan catalizando las mismas reacciones, siempre actúan sobre el mismo sustrato.Son eficientes en cantidades ínfimas, es decir, actúan en bajas concentraciones.No se alteran químicamente después de actuar, es decir, que se recuperan por completo después de la reacción y pueden volver a combinarse con nuevos reactantes.No afectan el equilibrio químico de la reacción, solo modifican su velocidad.La actividad enzimática está regulada.
Vías enzimáticas
Las enzimas actúan de manera acoplada y en series, constituyendo las vías metabólicas.
El producto de una reacción enzimática sirve como sustrato a la siguiente.
Transporte de energía en las células:ATP (adenosin trifosfato)
Las necesidades energéticas momentáneas de una célula no pueden ser satisfechas por las reservas de lípidos o glúcidos. Estas moléculas complejas deben transformarse antes en un compuesto fácilmente disponible, energéticamente hablando, para que las células puedan utilizarlos.
En todas las células vivas, la energía se almacena por un tiempo en un compuesto químico, el adenosín trifosfato (ATP), que contiene energía de fácil acceso.
Estructura de la molécula de ATP
ATP: es un nucleótido y como tal esta formado por una base nitrogenada (adenina), un azúcar (ribosa) y 3 grupos fosfatos.
Los grupos fosfatos pueden unirse o separase, al separase liberan la energía.
ATP pierde un grupo fosfato se transforma en ADP (adenosín difosfato) que luego podrá ser reconvertido en ATP.
Esta última transformación requiere energía que se almacenará en el enlace formado.
Aporta la energía (química) que necesitan las múltiples reacciones químicas que ocurren en el organismo.
Aporta la energía necesaria para la ocurrencia de casi todos los procesos celulares (respiración, secreción hormonal, biosíntesis de sustancias, transmisión de impulsos nerviosos, división celular)
Aporta la energía necesaria para el transporte de sustancias a través de membranas.
Facilita la energía necesaria para la contracción muscular.
Funciones del ATP
Vías catabólicas:
El catabolismo comprende
La degradación de moléculas orgánicas, cuya finalidad es la obtención de energía.
Ésta energía puede ser convertida en ATP mediante un proceso químico.
Las principales sustancias degradas son los hidratos de carbono como la glucosa. Otras sustancias degradas para obtener energía son los lípidos y las proteínas.
Catabolismo de hidratos de carbono:degradación de glucosa
Catabolismo de glucosa
glucólisis
Respiración celular
Degradación completa a MI
Fermentación
Degradación incompleta a MO pequeñas
Respiración aeróbica (con O2)
Alcohólica Láctica
Producto final: CO2 y H2O
Respiración anaeróbica
(sin O2)Producto final:Ácido láctico
Producto final: Etanol
36 ATP 4 ATP
Proceso de óxido-reducción
Proceso químico en el que:
Molécula que se
oxída(agente reductor)
Molécula que se
reduce(agente oxidante
- pierde e-
- pierde H+
- Aumenta unión con O
- gana e-
- gana H+
- disminuye unión con O
e-
transfiere
Respiración celular aeróbica: degradación de glucosa
Oxígeno (O2)
Glucosa (C6H12O6)
Dióxido de carbono(CO2)
Agua (H2O)
se oxida a se reduce a
transfiere
e-
Transportadores de e-
Oxidados Reducidos NAD+ NAD FAD+ FADH2
Etapas del proceso
Glucólisis
Formación de acetil CoA
Ciclo de Krebs
Cadena transportadora de e- y fosforilación
oxidativa
Citoplasma
Crestas mitocondriales
Matriz mitocondrial
Reacción global y proceso
1 C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
con liberación de energía y producción de ATP
Glucólisis:1 glucosa → 2ac.pirúvico
Formación de acetil CoA:Ac pirúvivo + CoA → acetil CoA + CO2
Ciclo de Krebs:Ac. oxalacético + acetil → ácido cítrico
Cadena transportadora de e- y fosforilación oxidativa
Glucosa(C6H12O6)
Ac. Pirúvico (C3H4O3)
2 ATPNADH
O2
2 CO2
NADHFADH2 2 ATP
CO2
NADH
H 2 O32 ATP
Acetil (C2H3O)
NADHFADH2
NAD+
NAD+
FAD+
Moléculas orgánicas que pueden ser degradadas para obtener energía
Vías anabólicas
El anabolismo es el responsable de:
La formación de los componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del crecimiento. El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en moléculas orgánicas.
Todas las biomoléculas se originan através de esta vía metabólica con gasto de ATP.
Biosíntesis
ATP
ATP
ATP
ATP
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