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