Metabolismo celular

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Metabolismo celular

Los seres vivos necesitamos respirar porque nuestras células necesitan el oxígeno que respiras, si necesitamos comer es porque las células de nuestro cuerpo necesitan los nutrimentos de tus alimentos, entonces podemos decir que nuestro metabolismo corporal está determinado por nuestro metabolismo celular.

El metabolismo celular es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células para obtener y procesar energía del exterior, este se puede dividir en dos partes:

El catabolismo: Es el conjunto de reacciones que convierten sustancias complejas en sustancias más sencillas y que liberan energía.

El anabolismo: Es el conjunto de reacciones mediante el cual se producen sustancias complejas a partir de elementos más sencillos y que requieren energía para llevarse a cabo

Las principales funciones del metabolismo celular son el obtener energía química utilizable por la célula, la cual se va a almacenar en forma de ATP, además de fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes que sean utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.

Las formas de los seres vivos de obtener energía del exterior es por medio de dos formas, la primera es por medio de la captación de sol (fotosíntesis) y el otro método es por medio de moléculas orgánicas (carbohidratos, lípidos y proteínas)

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Enzimas y ATP en el Metabolismo

Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores en las reacciones químicas de las células. Es decir, reducen la energía de activación de las reacciones químicas, para acelerar su velocidad sin alterar los productos químicos resultantes y sin alterar a las propias enzimas.

La función general de las enzimas en el metabolismo celular es acelerar las reacciones químicas, pero específicamente las funciones de las enzimas son las de disminuir la energía de activación de las reacciones químicas celulares, además de controlar la velocidad de algunas reacciones químicas celulares.

A pesar de que la glucosa es el combustible de los seres vivos, en realidad la glucosa no da la energía directamente a las reacciones químicas de la célula, estan utilizan una molécula especial que les proporciona la energía necesaria y que se llama ATP. El ATP llamada así por adenosintrifosfato, esta es una molécula donde se almacena temporalmente la energía extraída de moléculas orgánicas y con la cual se transporta a todas las demás reacciones químicas dentro de la célula.

El ATP está constituida por una base nitrogenada, un azúcar y 3 grupos fosfato de alta energía. El ATP se produce por la reacción entre ADP más un fosfato más energía, donde está energía que se requirió fue la que se extrajo de las moléculas orgánicas. La función del ATP en el metabolismo celular es la de almacenar temporalmente energía y transportarla a todas las reacciones químicas que se llevan a cabo dentro de la célula, al ser una molécula muy inestable solo se usa para transferir energía de manera temporal solo dentro de las propias células.

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Fotosíntesis

La fotosíntesis es una reacción o proceso bioquímico por medio del cual los organismos autótrofos, esta se lleva a cabo en dos fases:

La fase luminosa: Las reacciones de la fotosíntesis que depende de a luz se realizan en las membranas de los tilacoides. La clorofila y otras moléculas de las membranas de los tilacoides que estan en los cloroplastos captan la energía de la luz solar, después con esta energía y con el apoyo de moléculas de agua, se forman moléculas portadoras de energía, el ATP, el NADPH del ADP y del NADP respectivamente, como producto se libera el oxígeno, las moléculas creadas en esta fase (ATP y NADPH) serán utilizadas en la siguiente fase, la fase oscura.

La fase oscura: Las reacciones de la fotosíntesis que no dependen de la luz se ejecutan en el estroma circundante. En esta fase, las moléculas energéticas ATP y NADPH generadas en la fase luminosa son las enviadas al estroma de los cloroplastos, ahí la energía de estas moléculas son usadas para sintetizar moléculas de azúcar de tres carbonos a partir de CO₂ captado del exterior.

Esta es una reacción química endergónica donde la energía solar, el dióxido de carbono y el agua reaccionan para formar carbohidratos y oxígeno, dando como resultado glucosa (C6H12O6) más agua (H₂O). Este proceso se lleva a cabo en las células llamadas mesófilas que estan ubicadas en la parte media de la hoja, estas células son las que tienen los cloroplastos donde exactamente se lleva a cabo la fotosíntesis. Dentro de estos cloroplastos se encuentran unos sacos con membrana en forma de discos llamadas tilacoides, la fase luminosa se lleva a cabo en la membrana de los tilacoides y la fase oscura se realiza en el estroma que los rodea.

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Respiración anaerobia

Glucólisis: La glucólisis es el conjunto de reacciones químicas mediante el cual se obtiene energía de la descomposición de glucosa en un piruvato sin la participación del oxígeno. Esta es la primera fase en la degradación de la glucosa, descompone glucosa en piruvato, de esto se obtiene solo 2 moléculas de ATP como ganancia neta, se puede llevar a cabo sin oxígeno en el citosol. Este proceso se lleva a cabo en dos etapas

1. Preparación: Es el proceso donde se le agregan átomos de fósforo con ayuda energética de un par de moléculas de ATP a la molécula de glucosa para convertirla en una molécula inestable o activada. La cual después se divide para pasar a la segunda etapa

2. Obtención de la energía: Es el proceso donde la molécula de glucosa activada se divide en otras moléculas más pequeñas (G3P) para que finalmente estas moléculas pierdan energía transportándosela a las moléculas energéticas de ATP y NADH y las moléculas G3P se conviertan en piruvato

Fermentación: La fermentación es la fase siguiente de la glucólisis, donde se convierte el ácido pirúvico en ácido láctico o en alcohol. La fermentación se lleva a cabo en el citosol, en esta se transforma ácido pirúvico en ácido láctico o alcohol, la fermentación tampoco utiliza oxígeno y no genera ATP adicional. Existen dos tipos de fermentación:

1. Fermentación láctica: La fermentación láctica es aquella donde el ácido pirúvico se convierte en ácido láctico y se sigue llevando a cabo en el citosol de la célula

2. Fermentación alcohólica: La fermentación alcohólica es aquella donde el ácido pirúvico se convierte en alcohol y también se lleva a cabo en el citosol de la célula.

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Respiración aerobia

Ciclo de Krebs: El ciclo de Krebs, también llamado ciclo del ácido cítrico, es el conjunto de reacciones químicas organizadas en un ciclo, donde el acetil CoA producido de la descomposición de la glucosa o de los ácidos grasos y las proteínas es utilizando para obtener más moléculas energéticas como ATP y NADH, y además expulsar CO₂. En conclusión, en este proceso, por cada molécula de acetil CoA, el ciclo de Krebs produce 2 moléculas de CO₂, 1 molécula de ATP, 3 moléculas de NADH y 1 molécula de FADH₂. Este proceso se lleva a cabo en las mitocondrias de la célula, requiere oxígeno, este es un reactivo junto con acetil, CoA, oxalacetato y agua, mientras que sus productos son CO₂, ATP, NADH, FADH₂

Cadena respiratoria: La cadena de transporte de electrones, también llamada cadena respiratoria o fosforilación oxidativa, es el conjunto de reacciones químicas que emplean las moléculas energéticas (NADH y FADH) producidas de la glucólisis y en el ciclo de Krebs para producir más moléculas de ATP. La cadena de transporte de electrones es el proceso que se da en la membrana interna de las mitocondrias y mediante el cual los electrones liberados de las moléculas NADH y FADH generadas en el ciclo de Krebs, pasan de una molécula a otra liderando energía en cada salto que se utilizara para generar 34 moléculas de ATP. Por cada molécula de NADH se generan 3 ATP y como fueron 10 moléculas de NADH tenemos 30 de ATP, mientras que cada molécula de FADH se generan 2 de ATP y como fueron 2 de FADH tenemos 4 de ATP.