Metabolismo: anabolismo, catabolismo y vías metabólicas

Página 1

GENERALIDADES DE LOS SERES VIVOS

La Biología es la ciencia que estudia la vida. El término procede del griego bíos (vida) y -logía (estudio o ciencia), por lo que literalmente significa el estudio de la vida.

Un ser vivo, también llamado organismo, es un conjunto material con una organización compleja, en el que existen sistemas de comunicación molecular que permiten su funcionamiento interno y su relación con el medio ambiente. Los seres vivos intercambian materia y energía con su entorno de forma ordenada, lo que les permite mantenerse con vida.

ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS: TEORÍA CELULAR

Todos los seres vivos presentan una organización específica, explicada por la teoría celular, que tiene validez universal y se aplica a todos los tipos de tejidos, incluido el tejido nervioso.

La teoría celular se resume en el principio latino “omnis cellula e cellula”, que significa que toda célula procede de otra célula preexistente. Sus ideas fundamentales son:

Todos los organismos vivos están formados por una o más células.

La célula es la unidad estructural y fisiológica de los seres vivos.

Las células son las unidades básicas de la reproducción, ya que cada célula procede de la división de otra célula anterior y es genéticamente, estructural y funcionalmente similar.

La célula constituye la unidad de vida independiente más pequeña capaz de realizar las funciones vitales.

COMPONENTES COMUNES DE TODAS LAS CÉLULAS

Aunque existen distintos tipos celulares, todas las células poseen unos componentes esenciales comunes. Presentan una membrana plasmática, que las separa del medio externo y regula el intercambio de sustancias con el exterior. En su interior contienen diferentes orgánulos e inclusiones, necesarios para el correcto funcionamiento celular. Además, todas poseen información genética, en forma de ADN y ARN, y ribosomas, que intervienen en la síntesis de proteínas.

FUNCIONES VITALES

Todas las células, y por tanto todos los seres vivos, realizan las tres funciones vitales:

la nutrición, mediante la cual obtienen materia y energía;

la relación, que les permite captar estímulos y responder a ellos;

y la reproducción, gracias a la cual se originan nuevos individuos o nuevas células.

La célula se considera la unidad vital, ya que es el ser vivo más pequeño capaz de llevar a cabo estas funciones por sí misma.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Los seres vivos actúan y funcionan de manera autónoma, manteniendo su organización hasta el momento de su muerte. Todos comparten una serie de características comunes:

Presentan una organización específica, basada en la teoría celular.

Realizan metabolismo, es decir, el conjunto de reacciones químicas necesarias para mantener la vida.

Mantienen la homeostasis, regulando sus condiciones internas frente a cambios externos.

Tienen capacidad de crecimiento y desarrollo.

Presentan irritabilidad, es decir, capacidad de responder a estímulos del medio.

Pueden reproducirse.

Son capaces de adaptarse al medio a lo largo del tiempo.

Página 2

2. METABOLISMO

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas y procesos físicos que tienen lugar en los seres vivos y que son esenciales para la nutrición, el crecimiento, la reparación celular y la obtención y utilización de energía. A través del metabolismo, la energía procedente del medio se transforma en formas utilizables que permiten al organismo producir, mantener y renovar sus estructuras, así como realizar las funciones vitales.

Las reacciones metabólicas no ocurren de manera aislada, sino que se organizan en vías metabólicas. En estas vías, una molécula inicial o reactivo sufre una serie de transformaciones sucesivas, y cada una de ellas está catalizada por una enzima específica. El producto de una reacción se convierte en el reactivo de la siguiente, lo que permite que el proceso sea ordenado y eficiente.

Además, las distintas vías metabólicas suelen estar interconectadas. Esto significa que el producto obtenido en una etapa de una vía puede servir como reactivo para otro paso de la misma vía o para una reacción perteneciente a una vía diferente. Un ejemplo de estas vías es el metabolismo de la glucosa, fundamental para la obtención de energía en la célula.

Desde un punto de vista general, el metabolismo se puede definir como la suma de todas las reacciones químicas del organismo, y se divide en dos grandes procesos complementarios:

El anabolismo, que engloba las reacciones de biosíntesis, mediante las cuales se forman moléculas complejas a partir de moléculas más sencillas, consumiendo energía.

El catabolismo, que incluye las reacciones de degradación, en las que las moléculas complejas se descomponen en otras más simples, liberando energía.

3. HOMEOSTASIS

La homeostasis es el conjunto de mecanismos de regulación y control que permiten al organismo mantener un estado de equilibrio interno, a pesar de los cambios que se producen tanto en el medio externo como en el interno. Este equilibrio se consigue mediante la regulación de las reacciones metabólicas, lo que permite que las condiciones internas del organismo se mantengan relativamente constantes.

Los seres vivos son capaces de regular su medio interno en respuesta a estímulos externos o internos. Cuando se produce una alteración en alguna variable (como la temperatura, el pH o la concentración de sustancias), unos receptores especializados detectan ese cambio y desencadenan una respuesta adecuada para corregirlo.

La mayoría de las respuestas homeostáticas funcionan mediante un mecanismo de retroalimentación negativa. En este tipo de regulación, la respuesta generada tiene un efecto opuesto al estímulo inicial, lo que permite contrarrestar el cambio y devolver la variable alterada a sus valores normales. Una vez que se restablece el equilibrio, el efector deja de actuar, evitando respuestas excesivas y manteniendo la estabilidad interna del organismo.

EJEMPLO: REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA CORPORAL

Un ejemplo claro de homeostasis es la regulación de la temperatura corporal. Cuando la temperatura del cuerpo supera los 37 ºC, los receptores térmicos, como las terminaciones nerviosas situadas en la piel y en el cerebro, detectan el aumento de temperatura.

La información llega al centro de control, localizado en el cerebro, que actúa como regulador térmico. Este centro envía señales a los efectores, entre los que destacan las glándulas sudoríparas distribuidas por todo el cuerpo. La activación de estas glándulas produce sudoración, lo que facilita la pérdida de calor y provoca un descenso de la temperatura corporal.

Cuando la temperatura vuelve a valores normales, cesa la respuesta de los efectores y se mantiene el equilibrio interno, característico de los mecanismos de retroalimentación negativa.

Página 3

OSMORREGULACIÓN

La ósmosis es el proceso de difusión del agua a través de una membrana semipermeable, que ocurre como respuesta a una diferencia de presión osmótica causada por un desequilibrio en la concentración de moléculas a ambos lados de la membrana.

La osmorregulación es el conjunto de mecanismos mediante los cuales los seres vivos regulan de forma activa la presión osmótica de su medio interno, manteniendo el equilibrio de los líquidos corporales. Este proceso es fundamental para evitar la pérdida excesiva de agua o su entrada descontrolada en las células.

Los mecanismos de osmorregulación varían según el tipo de organismo. En los organismos unicelulares, como Dictyostelium discoideum, se lleva a cabo mediante vacuolas contráctiles y el control de flujos de iones, que permiten expulsar el exceso de agua. En los organismos pluricelulares, la osmorregulación se realiza principalmente a través del control hormonal, que regula la composición y el volumen de los líquidos corporales.

4. CRECIMIENTO

El crecimiento es el incremento de la cantidad de materia viva en un organismo. Este aumento de biomasa se debe al crecimiento celular y puede producirse de dos formas principales.

Por un lado, mediante la división celular, que provoca un aumento en el número de células, dando lugar al crecimiento de las poblaciones celulares. Por otro lado, mediante el desarrollo celular, que consiste en el incremento del tamaño de las células, debido al aumento del citoplasma y de los orgánulos.

En algunos casos, el crecimiento puede presentar alteraciones patológicas. La hipertrofia es el incremento anormal del volumen celular, mientras que la hiperplasia consiste en el aumento anormal del número de células. La hiperplasia puede dar lugar a la aparición de tumores, que pueden ser benignos o malignos, siendo estos últimos característicos del cáncer.