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Biología

Metabolismo

Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

Producción de atp aeróbico

Resumen de Metabolismo Celular: Tipos, Esquemas y Ejemplos

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Resumen de Metabolismo Celular: Tipos, Esquemas y Ejemplos

Nicolás Romero Toledo

@nicolsromerotoledo_evzc

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El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas esenciales para la vida de la célula. Incluye procesos anabólicos y catabólicos que transforman moléculas en rutas metabólicas convergentes y divergentes. Las principales rutas son comunes en la mayoría de los organismos.

• El metabolismo celular se clasifica en catabólico (degrada moléculas y libera energía), anabólico (sintetiza moléculas complejas consumiendo energía) y anfibólico (rutas comunes a ambos).

• Los organismos se clasifican según su fuente de materia y energía en autótrofos/heterótrofos y fotótrofos/quimiótrofos.

• El sistema ADP/ATP es fundamental como intermediario energético, formándose ATP mediante fosforilación.

• Las principales rutas catabólicas son la respiración (aerobia y anaerobia) y la fermentación.

• La glucólisis es la primera fase del catabolismo de los azúcares, ocurriendo en el citoplasma.

3/3/2023

1006

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El metabolismo celular

El metabolismo celular comprende todas las reacciones químicas que mantienen la vida de la célula. Sin metabolismo no hay vida. Estas reacciones forman rutas metabólicas intrincadas donde las moléculas se transforman constantemente.

Definición: El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que mantienen la vida de la célula.

Las rutas metabólicas pueden ser convergentes (distintas moléculas producen el mismo producto final) o divergentes (una molécula origina diferentes productos). Las rutas más importantes son comunes en la mayoría de los organismos, lo que apoya la teoría del origen único de la vida.

Highlight: Las rutas metabólicas más importantes son comunes en la mayoría de los organismos, apoyando el origen único de los seres vivos.

El metabolismo se clasifica en:

Catabólico: Rompe moléculas complejas liberando energía en forma de ATP.
Anabólico: Crea nuevos enlaces entre moléculas sencillas para formar moléculas más complejas, consumiendo ATP.
Anfibólico: Rutas comunes a los procesos catabólicos y anabólicos, como el Ciclo de Krebs.

Ejemplo: El Ciclo de Krebs es un ejemplo de ruta anfibólica, común a procesos catabólicos y anabólicos.

Todas las reacciones metabólicas están catalizadas por enzimas, lo que permite su regulación y control.

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Clasificación de los seres vivos según su metabolismo

Los seres vivos se clasifican según la forma en que obtienen materia y energía:

Según la obtención de materia:

Autótrofos: Fabrican moléculas orgánicas a partir de inorgánicas (H₂O y sales minerales).
Heterótrofos: Se alimentan de moléculas orgánicas.

Según la fuente de energía:

Fotótrofos: Obtienen energía de la luz visible.
Quimiótrofos: Obtienen energía de las reacciones redox.

Vocabulary: Fotótrofos son organismos que obtienen energía de la luz visible, mientras que quimiótrofos la obtienen de reacciones redox.

Combinando estos criterios, se obtienen cuatro tipos de metabolismo:

Fotoautótrofo: Energía de la luz y materia inorgánica.
Fotoheterótrofo: Energía de la luz y materia orgánica.
Quimioautótrofo: Energía de reacciones químicas y materia inorgánica.
Quimioheterótrofo: Energía de reacciones químicas y materia orgánica.

El sistema ADP/ATP es fundamental en el metabolismo celular. La fosforilación es el proceso por el cual se forma ATP a partir de ADP y fósforo inorgánico, almacenando energía en el enlace fosfato terminal.

Definition: La fosforilación es el proceso de formación de ATP a partir de ADP y fósforo inorgánico, almacenando energía en el enlace fosfato terminal.

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Modalidades de fosforilación y coenzimas transportadoras

Existen dos modalidades principales de fosforilación:

Fosforilación a nivel de sustrato: Una molécula con un grupo fosfato de alta energía lo cede directamente al ADP en una reacción química.
Fosforilación acoplada al transporte electrónico: Los electrones liberados en las oxidaciones se dirigen hacia un sistema transportador, generando energía que se utiliza para unir un grupo fosfato al ADP.

Highlight: La fosforilación oxidativa es un ejemplo de fosforilación acoplada al transporte electrónico, donde la síntesis de ATP está acoplada al transporte de electrones.

Las coenzimas transportadoras de energía y electrones juegan un papel crucial en el metabolismo. Entre ellas destacan:

Coenzima A (CoA): Transporta grupos acilo.
Nucleótidos no nucleicos: NAD, NADP, FAD y FMN, que actúan como transportadores de electrones.

Vocabulary: La Coenzima A (CoA) es un transportador de grupos acilo, formando compuestos energéticos llamados acil-CoA.

Estas coenzimas existen en formas oxidadas y reducidas, facilitando el transporte de electrones en las reacciones metabólicas.

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Procesos catabólicos: Catabolismo de los azúcares

El catabolismo de los azúcares es un proceso fundamental en el metabolismo celular. Se pueden distinguir dos tipos principales de rutas catabólicas:

Respiración:
- Respiración aerobia: El oxígeno es el último receptor de electrones. Ocurre en células eucariotas y procariotas.
- Respiración anaerobia: Cualquier átomo que no sea oxígeno es el último receptor de electrones. Ocurre en células procariotas.
Fermentación: Moléculas orgánicas actúan como último receptor de electrones en reacciones anaerobias. Lo realizan células procariotas y algunas eucariotas como levaduras y células musculares de animales.

Example: La fermentación láctica en las células musculares es un ejemplo de catabolismo anaerobio en células eucariotas.

La reacción global del catabolismo de los glúcidos en presencia de oxígeno se puede simplificar así:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energía (38 ATP)

Esta reacción no ocurre de golpe, sino a través de tres fases controladas por distintas enzimas. La primera fase es la glucólisis.

Definition: La glucólisis es la primera fase del catabolismo de los azúcares, donde una molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de ácido pirúvico.

La glucólisis tiene lugar en el citoplasma y es un proceso anaerobio que no requiere oxígeno. Durante esta fase:

Cada molécula de glucosa (6C) se desdobla en dos moléculas de ácido pirúvico (3C).
Se liberan dos moléculas de ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato.
Se producen 4 equivalentes de reducción en forma de dos moléculas NADH2.

La glucólisis se puede dividir en dos etapas principales, que implican una serie de reacciones enzimáticas específicas.

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Etapas de la glucólisis

La glucólisis es un proceso clave en el metabolismo celular, específicamente en el catabolismo de los azúcares. Se divide en dos etapas principales:

Primera etapa (fase de inversión de energía):
- La glucosa se fosforila para formar glucosa-6-fosfato.
- Se consume ATP en este proceso.
- La glucosa-6-fosfato se isomeriza y se fosforila nuevamente, formando fructosa-1,6-bisfosfato.
Segunda etapa (fase de obtención de energía):
- La fructosa-1,6-bisfosfato se escinde en dos moléculas de tres carbonos.
- Estas moléculas se oxidan y fosforilan, formando ácido 1,3-bisfosfoglicérico.
- Se produce ATP y NADH en esta fase.

Highlight: La glucólisis es un proceso anaerobio que ocurre en el citoplasma y es común a casi todos los organismos, lo que sugiere su antigüedad evolutiva.

El balance energético de la glucólisis es:

Consumo: 2 ATP
Producción: 4 ATP y 2 NADH
Balance neto: 2 ATP y 2 NADH por molécula de glucosa

Example: En la fermentación láctica, el ácido pirúvico producido en la glucólisis se convierte en ácido láctico, regenerando el NAD+ necesario para continuar la glucólisis en condiciones anaerobias.

La glucólisis es el primer paso en el metabolismo celular de los azúcares y es fundamental para entender las rutas metabólicas posteriores como el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa.

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El metabolismo celular

Definición: El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que mantienen la vida de la célula.

Highlight: Las rutas metabólicas más importantes son comunes en la mayoría de los organismos, apoyando el origen único de los seres vivos.

El metabolismo se clasifica en:

Catabólico: Rompe moléculas complejas liberando energía en forma de ATP.
Anabólico: Crea nuevos enlaces entre moléculas sencillas para formar moléculas más complejas, consumiendo ATP.
Anfibólico: Rutas comunes a los procesos catabólicos y anabólicos, como el Ciclo de Krebs.

Ejemplo: El Ciclo de Krebs es un ejemplo de ruta anfibólica, común a procesos catabólicos y anabólicos.

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Según la fuente de energía:

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Vocabulary: Fotótrofos son organismos que obtienen energía de la luz visible, mientras que quimiótrofos la obtienen de reacciones redox.

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Fotoautótrofo: Energía de la luz y materia inorgánica.
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Procesos catabólicos: Catabolismo de los azúcares

El catabolismo de los azúcares es un proceso fundamental en el metabolismo celular. Se pueden distinguir dos tipos principales de rutas catabólicas:

Respiración:
- Respiración aerobia: El oxígeno es el último receptor de electrones. Ocurre en células eucariotas y procariotas.
- Respiración anaerobia: Cualquier átomo que no sea oxígeno es el último receptor de electrones. Ocurre en células procariotas.
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Definition: La glucólisis es la primera fase del catabolismo de los azúcares, donde una molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de ácido pirúvico.

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Cada molécula de glucosa (6C) se desdobla en dos moléculas de ácido pirúvico (3C).
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Etapas de la glucólisis

La glucólisis es un proceso clave en el metabolismo celular, específicamente en el catabolismo de los azúcares. Se divide en dos etapas principales:

Primera etapa (fase de inversión de energía):
- La glucosa se fosforila para formar glucosa-6-fosfato.
- Se consume ATP en este proceso.
- La glucosa-6-fosfato se isomeriza y se fosforila nuevamente, formando fructosa-1,6-bisfosfato.
Segunda etapa (fase de obtención de energía):
- La fructosa-1,6-bisfosfato se escinde en dos moléculas de tres carbonos.
- Estas moléculas se oxidan y fosforilan, formando ácido 1,3-bisfosfoglicérico.
- Se produce ATP y NADH en esta fase.

Highlight: La glucólisis es un proceso anaerobio que ocurre en el citoplasma y es común a casi todos los organismos, lo que sugiere su antigüedad evolutiva.

El balance energético de la glucólisis es:

Consumo: 2 ATP
Producción: 4 ATP y 2 NADH
Balance neto: 2 ATP y 2 NADH por molécula de glucosa

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