METABOLISMO CELULAR

Hola a todos y bienvenidos de nuevo a otra entrada de mi blog de biología . Estamos ya en el 2º trimestre por lo que en este nuevo tema toca hablar del metabolismo celular.

Este tema es bastante largo por lo que tendremos que elaborar varios esquemas y contestar las preguntas propuestas.

¿QUE ES EL METABOLISMO?

El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células de los seres vivos que tienen como finalidad la obtención de energía y materia orgánica necesaria para realizar sus necesidades. Dentro del metabolismo existen una serie de rutas metabólicas en las cuales los productos de una reacción, son los reactivos de otra reacción y así sucesivamente hasta dar lugar a un producto final. En cada paso de estas rutas intervienen una serie de enzimas especificas.

Ahora que ya sabéis que es el metabolismo empecemos con los conceptos de catabolismo y anabolismo . No sin antes saber que es el concepto de ATP ya que va a ser muy repetido.

¿QUÉ ES EL ATP?

El ATP es la abreviatura del Adenosín Trifosfato y es usado en estos procesos como "moneda energética" en obtención de energía al final de los mismos.

Hay tres distintas maneras de obtener ATP:

Fosforilación a nivel sustrato: se obtiene ATP gracias a la energía desprendida por la ruptura de los enlaces de un sustrato.
Fosforilación oxidativa: se obtiene ATP gracias al paso de protones del espacio intermembranoso a la membrana mitocondrial interna a través de la ATPasa. El paso de los H+ hace que dentro de la enzima ATPasa se muevan una especie de zonas que funcionan como un molino hidráulico y ese movimiento haga que se una un grupo fosfato al ADP, para dar lugar al ATP
Fotofosforilación: es un proceso parecido a la fosforilación oxidativa pero en lugar de en la mitocondria en el cloroplasto. Tiene lugar porque de la fosfólisis del agua y de la fuerza ejercida por la cadena de electrones que se realiza en los cloroplastos se obtienen protones que pasan hacia el espacio tilacoidal acumulándose de manera abrumadora. Estos tienden a nivelarse, como antes hemos mencionando en la mitocondria, entrando de nuevo al estroma a traves de la ATPasa.

También están presentes unos transportadores de electrones para cada proceso ya que se necesitan electrones y protones para la obtención del ATP, estos son:

-Transportadores de hidrógeno (H+): NAD+ (NADH) y FAD (FADH2)

-Transportadores de electrones: citocromos

CATABOLISMO

El catabolismo es el conjunto de reacciones que tienen como finalidad la obtención de moléculas precursoras y de energía a través de la degradación de moléculas complejas. Las reacciones que suceden en este grupo de rutas metabólicas son denominadas reacciones exergónicas. Las rutas metabólicas más importantes del catabolismo son:

Glucólisis. Degradación de los glúcidos (principalmente la glucosa)
B-oxidación. Degradación de los lípidos. (principalmente de los acilglicéridos)
Transaminación y desaminación. Degradación de las proteínas (poco común)
Degradación de los ácidos núcleicos (poco común)

GLUCÓLISIS

Este es el proceso por el cual se degradan los glúcidos para la final obtención de energía a partir de ellos.

Este proceso se realiza en el citosol de la célula, dando lugar a la formación de dos moléculas de ácido Pirúvico que entraran a favor de gradiente al interior de las mitocondrias para una vez allí seguir con la ruta metabólica. (Descarboxilación del Piruvato a Acetil-CoA, Ciclo de Krebs y finalmente cadena respiratoria. ) Estas reacciones son aerobias, es decir, suceden en presencia de oxígeno.

FERMENTACIONES

Por otro lado existen las reacciones anaerobias, es decir, las cuales no necesitan oxígeno, por lo que el aceptor final de electrones no será en O2, sino, otra molécula. A estos procesos se les denomina fermentaciones y hay diferentes tipos:

Fementación homoláctica: el piruvato acepta un par de electrones procedentes del NADH con lo cual se reduce a Lactato, producto final.
Fermentación láctica: tipo mixto. Obtención Lactato, etanol y 1 CO2.
Fermentación alcohólica: El piruvati se convierte en acetaldehído y después en etanol.
Fermentación butírica: descomposición de sustancias glucídicas de origen vegetal como el almidón y la celulosa. Dan lugar al ácido butírico, el hidrógeno, el CO2 y algunas sustancias de desecho
Putrefacción: los sustratos degradados son de origen proteico y los productos son compuestos orgánicos malolientes como el indol.

En estos procesos se consigue menos energía (ATP) que en las reacciones aerobias como la glucólisis (36/38 ATP en la degradación de glucosa) o la beta-oxidación de los ácidos grasos ( de los que más energía se obtiene aún siendo energía que se almacenará).

B-OXIDACIÓN

En cuanto a la degradación de lípidos, para realizar la degradación de los triglicéridos se separa la glicerina y los ácidos grasos y cada uno de ellos se degrada por partes diferentes. Los ácidos grasos, de cadena larga y de números pares, entraran a la hélice de Lynen activados por una molécula CoA, para ir degradándose poco a poco hasta obtener una gran cantidad de Acetil-CoA que entre al ciclo de Krebs y sea degradado hasta el final. Ejemplo: en la degradación de ácido palmítico se obtienen 129 ATP al finalizar el proceso, que, comparado con la degradación de la glucosa o proteínas, es mucha más cantidad de energía.

TRANSAMINACIÓN Y DESAMINACIÓN

DEGRADACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS

La degradación de proteínas y ácidos nucléicos es menos frecuente, sucede solo en casos extremos de necesidad de la célula, y la de las proteínas en concreto se realiza el grupo amino por una parte y el esqueleto carbonado por otra.

ANABOLISMO

Se trata del conjunto de reacciones químicas que tienen por objetivo la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas simples. Estas reacciones utilizan la energía liberada por las reacciones del CATABOLISMO para la construcción de las moléculas complejas. Es por eso que se dice que el anabolismo y el catabolismo están relacionados, porque comparten la energía y además los procesos son muy muy parecidos, aunque seria un error decir que se producen exactamente igual pero al revés.

Hay dos tipos de anabolismos: el anabolismo autótrofo y el anabolismo heterótrofo. El autótrofo fabrica su propio alimento y no es dependiente de nadie para sobrevivir, mientras que el heterótrofo obtiene alimento de la materia creada por otro organismo, y sucede en la mayoría de seres vivos de manera muy similar.

ANABOLISMO AUTÓTROFO

El anabolismo autótrofo se puede realizar mediante:

Fotosíntesis: Su fuente de energía es la desprendida por la luz solar. Es realizado por plantas, algas, cianobacterias y bacterias fotosintéticas.

FOTOSÍNTESIS

Hay dos tipos de fotosíntesis:

-La fotosintésis oxigénica: es propia de las plantas superiores, las algas y las cianobacterias, en las que el dador de electrones es el agua y, por lo tanto, se desprende oxígeno

-La fotosintesis anoxigénica: en las que el dador de electrones no es el agua, sino, generalmente, el sulfuro de hidrógeno, por lo que no se desprende oxígeno, sino azufre.

La fotosintesis se da en dos fases:

1.La fase lumínica:

Es aquella en la que a través de la luz del sol obtenemos energía química en forma de NADPH y ATP y que se da en otras dos fases: una fase acíclica, de la cual obtenemos NADPH y ATP y una fase cíclica, de la cual obtenemos solamente ATP.

2.La fase oscura:

La cual utiliza el NADPH y ATP obtenida en la fase luminosa para la obtención de la materia orgánica y la energía (no en forma de ATP) necesaria.

QUIMIOSÍNTESIS

Es realizada por las bacterias quimiosintéticas. Es el anabolismo autótrofo que se produce gracias al aprovechamiento de la energía desprendida por los enlaces químicos de moleculas que han sido oxidadas. La diferencia con la fotosíntesis es que en ella la fuente de energía es la luz solar, mientras que en el caso de la quimiosíntesis proviene de las reacciones químicas.

ANABOLISMO HETERÓTROFO

Se trata de la obtención de glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucléicos a través de la energía obtenida por las reacciones exergónicas (del catabolismo) y de las moléculas precursoras. Estos procesos son iguales que los que hemos mencionado en la parte de catabolismo, pero no suceden de manera inversa.

ENZIMAS

¿Qué son?

Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles. Son biocatalizadores.

Existe una gran diferencia entre catalizador y biocatalizador. Los catalizadores aceleran una reacción química o ayudan a que se den. Los biocatalizadores tiene la misma función, pero trabajan en el interior de nuestro cuerpo. La enzima ayuda a que el reactivo se convierta en producto en la reacción que sea necesario este proceso.

¿Cómo funcionan?

Los sustratos se unen a la enzima por el denominado centro activo y cuando estos se convierten en producto, la enzima se separa sin sufrir ningún cambio en ella. Simplemente acelera la reacción y, además, ahorra energía haciendo que se gaste la menor cantidad posible y así poder usarla en otros procesos que necesiten más energía.

En ocasiones, para que el sustrato pueda acoplarse a la enzima por el centro activo, la enzima sufre un pequeño cambio para que esta encaje a la perfección. También puede sufrir este cambio el mismo sustrato, es decir, en vez de acomodarse la enzima al sustrato, es el sustrato el que se transforma un poco para poder acomodarse a la forma del centro activo. En otros casos, no se necesita ninguna transformación por parte de ninguno de los dos ya que encajan a la perfección.

A continuación dejo los dos archivos con las preguntas referentes al tema del metabolismo.

Para ayudarnos a estudiar este tema en la aplicación de symbaloo hay una opción llamada lesson plan , en la cual la profesora nos subió vídeos relacionados con el tema , a continuación dejo los esquemas de este apartado.