METABOLISMO

1.

METABOLISMO CELULAR

El metabolismo es el conjunto de reacciones encaminado a la obtención de biomoléculas y energía para la actividad vital de la célula. La obtención de biomoléculas se logra mediante reacciones de biosíntesis que constituyen el anabolismo. La obtención de energía se produce a través de reacciones de degradación de moléculas orgánicas que constituyen el catabolismo. En muchas ocasiones, las reacciones metabólicas no transcurren en un único paso, sino a través de varias reacciones intermedias. Así, cada producto de una reacción actúa de sustrato de la siguiente. Por ello a estos procesos se les llama metabolismo intermediario, porque transcurren a través de sustancias intermedias llamadas metabolitos o intermediarios metabólicos. El conjunto de reacciones que lleva desde una molécula inicial hasta el producto final se denomina ruta o vía metabólica. Cada reacción de una ruta está catalizada por una enzima diferente y específica, ayudada muchas veces por cofactores (coenzimas, grupos prostéticos, iones). Algunas rutas son lineales: se parte de una molécula inicial y se obtienen productos finales. Otras son cíclicas: se parte de dos o más moléculas iniciales, alguna de las cuales se regenera en el proceso.

1. 1. CATABOLISMO (DEGRADACIÓN)

El catabolismo es el conjunto de reacciones degradativas que rompen enlaces de moléculas complejas para obtener otras más sencillas. En general son reacciones oxidativas y las moléculas que se obtienen se emplean bien como precursores metabólicos para el anabolismo, o bien como carburantes metabólicos, para obtener energía (ATP) y poder reductor (NADH, FADH 2 NADPH,...). REACCIONES DE ÓXIDO-REDUCCIÓN Un compuesto se oxida si pierde electrones y se reduce si los acepta. Las oxidaciones biológicas suelen ser reacciones de óxido-reducción, con pérdida simultánea de electrones y protones. Se llaman deshidrogenaciones y están catalizadas por enzimas deshidrogenasas. Estas reacciones requieren, por tanto, de dadores de electrones, que suelen ser los carburantes metabólicos (glúcidos, lípidos y derivados); y de aceptores de electrones, que suelen ser los nucleótidos NAD + (nicotín-adenín dinucleótido) que se reduce a NADH + H + o FAD (flavín-adenín dinucleótido), que se reduce a FADH 2 . Estos aceptores actúan como coenzimas de las deshidrogenasas. En realidad, el NADH no transporta un átomo de H, sino un ion híbrido, formado por un átomo de H más un electrón (H - =H + e - ). Esto equivale al transporte de 2 H, pues el e - adicional se unirá a un protón (H + ) del medio y formará otro átomo de H: 1 H + 1 e - + 1 H + = 2 H. Por simplicidad, en las reacciones se escribe NADH para indicar NADH + H + .

1.2. ANABOLISMO (SÍNTESIS)

El anabolismo es el conjunto de reacciones de síntesis que forman enlaces C-C para obtener moléculas complejas a partir de otras más sencillas. Este tipo de reacciones requiere energía (ATP), poder reductor (NADH, FADH 2 , NADPH) y metabolitos sencillos llamados precursores. Una diferencia importante entre el catabolismo y el anabolismo es que, mientras que el primero es prácticamente universal, el anabolismo depende del tipo de organismo: autótrofo o heterótrofo. Los heterótrofos obtienen los precursores de reacciones catabólicas sobre compuestos obtenidos en la dieta. En los organismos autótrofos los precursores son sintetizados a partir de materia inorgánica (CO 2 , H 2 O, NO 3 - ) usando energía lumínica (fotosintéticos) o química (quimiosintéticos). Anabolismo y catabolismo no son procesos independientes, sino que sus reacciones están acopladas. Los metabolitos y el ATP producidos en el catabolismo se emplean en el anabolismo para elaborar moléculas complejas, algunas de las cuales se usarán de nuevo en el catabolismo. El ATP actúa de intermediario universal de energía entre unas reacciones y otras.

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