Aspectos relacionados con el metabolismo

ANABOLISMO

Conjunto de procesos metabólicos en el cual resultan sintetizadas las sustancias más complejas, partiendo de otras más sencillas. Entre sus principales funciones:

·         Crecimiento gracias a su determinante presencia a la hora de la formación de componentes y tejidos celulares.

·         Almacenamiento de energía mediante los enlaces químicos.

·         El anabolismo es capaz de fabricar los tejidos del cuerpo y bien los componentes celulares, en otras palabras se dice que gracias al anabolismo tiene lugar el desarrollo y crecimiento de los seres vivos.

·         También puede incrementar la masa muscular.

·         Es capaz de almacenar la energía en moléculas orgánicas (en este caso se habla de los triglicéridos, el almidón y glucógeno) por medio de enlaces químicos.

Tres etapas son las que involucra el anabolismo:

·         En una primera instancia tendrá lugar la producción de precursores tales como los aminoácidos, monosacáridos, entre otros.

·         El siguiente paso será la activación en reactivos empleando energía del ATP y finalmente devendrán en las moléculas más complejas mencionadas, como Proteínas, Polisacáridos, Lípidos y Ácidos nucleicos.

·         En tanto, la famosa y necesaria energía que requieren obtener las células será obtenida a través de tres fuentes de energía diferentes como son: luz solar mediante el típico y natural proceso de fotosíntesis que sufren las plantas, de otros componentes orgánicos y de algunos otros inorgánicos.

Y a este conjunto de procesos llamado anabolismo, formalmente, se lo clasificará de acuerdo a las moléculas que se sinteticen en él, como son: duplicación de ADN, síntesis de ARN, síntesis de lípidos, de glúcidos y proteínas.

  

CATABOLISMO

Es la parte del proceso metabólico que consiste en la degradación de nutrientes orgánicos transformándolos en productos finales simples, con el fin de extraer de ellos energía química y convertirla en una forma útil para la célula. La energía liberada por las reacciones catabólicas es usada en la síntesis del ATP. El catabolismo es el proceso inverso del anabolismo, aunque no es simplemente la inversa de las reacciones anabólicas. Las reacciones catabólicas son en su mayoría reacciones de reducción-oxidación y el conjunto de reacciones catabólicas es muy similar en la mayor parte de los seres vivos, que degradan biomoléculas para obtener energía. Sin embargo, existen algunas excepciones, principalmente bacterias, como la proteobacteria quimiolitótrofa Acidithiobacillus, que es capaz de metabolizar el hierro y el azufre.

La principal vía catabólica que se realiza en las células es la degradación de la glucosa, para formar dióxido de carbono, agua y generar ATP, proceso denominado respiración celular. En esta vía pueden ingresar también los derivados de las reacciones de oxidación de los lípidos (β-oxidación) y de las proteínas (transaminación, desaminación oxidativa y descarboxilación).

FOTOSÍNTESIS

La fotosíntesis es un proceso químico usado por las plantas mediante el cual producen energía química a partir de la energía lumínica solar. Gracias a esta energía del sol, las plantas convierten el agua del suelo y el dióxido de carbono del aire en glucosa, un nutriente esencial que les provee energía y permite la fabricación de la celulosa. En la naturaleza, existen organismos que se alimentan de otros seres vivos, y se les llama heterótrofos. También existen unos capaces de sintetizar su propio alimento sin necesidad de usar materia orgánica de otros seres vivos. A estos organismos se les llama autótrofos. Dentro de esta categoría se encuentras las plantas verdes, que realizan el proceso de la fotosíntesis. La fotosíntesis, forma básica de nutrición del reino Plantae, tiene lugar en los cloroplastos donde se encuentran las proteínas especializadas llamadas “Centros de Reacción fotosintético” que absorben la luz solar y cuentan con un pigmento llamado clorofila. Éste interviene en el proceso fotosintético y dota del característico color verde a las plantas.Etapas de la fotosíntesis:

·      FASE LUMINOSA: Durante la etapa dependiente de la luz, la planta capta la energía solar por medio de la clorofila en las células de las hojas y fabrica una molécula llamada adenosín trifosfato  o trifosfato de adenosina (ATP), que almacena la energía.

·      FASE OSCURA: La energía que la planta obtuvo durante la fase luminosa es usada para sintetizar la glucosa a partir del agua y el dióxido de carbono captado de la atmósfera terrestre. Se le llama fase oscura porque a diferencia de la anterior, no necesita la luz solar.

Debido a que las plantas pueden nutrirse por medio de este proceso, otros organismos obtienen alimento de ellas: raíces, tallos, corteza, hojas, flores y frutos. Por otra parte, el proceso libera uno de los productos más importantes para la respiración: el oxígeno. Durante los últimos tiempos la presencia de las plantas se ha reconsiderado por su capacidad para reducir los gases nocivos que las industrias y los automóviles liberan a la atmósfera. Es por eso que los bosques frondosos son una especie de "pulmones" para la Tierra.

QUIMIOSINTESIS

Es el proceso de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas a través del cual se obtiene la energía suficiente para la síntesis de ATP (trifosfato de adenosina, nucleótido fundamental en la obtención de energía celular), garantizando así la vida en el planeta y devolviendo al sustrato la materia resultante de la oxidación de los organismos muertos. La quimiosíntesis es realizada por los quimoautótrofos, quimiolitótrofos o quimiosintéticos, bacterias que usan el dióxido de carbono o el metano como fuente, y se valen además de químicos importantes y nutrientes disponibles en la localidad donde se desarrolla el proceso geológico, para la producción biológica de materia orgánica. A diferencia de la fotosíntesis, la quimiosíntesis produce esa energía sin el requerimiento de luz solar. Los organismos quimiosintéticos presentan una serie de características comunes:

·         Son procariotas autótrofas. Solamente algunas bacterias poseen metabolismo quimiosintético.

·         Viven de una fuente inorgánica: agua, sales, oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2) y compuestos inorgánicos de cuya oxidación obtienen energía.

·         Obtienen la energía de una reacción química específica. Solamente crecen con compuestos específicos de origen inorgánico, o producidos por la actividad de otros organismos (descomposición, excreción).

·         Son aerobios. Utilizan el oxígeno como último aceptor de electrones.

·         Sintetizan materia orgánica por medio del ciclo de Calvin.

 Las bacterias quimiosínteticas son:

·         Bacterias del hidrógeno, que se ayudan con hidrogenasas para obtener la energía a partir de la activación del hidrógeno molecular.

·         Ferrobacterias o bacterias de hierro, absorben estas sustancias y las oxidan hasta convertirlas en hidróxido férrico.

Sulfobacterias o bacterias del azufre, utilizan el H2S resultante de la oxidación para producir sulfato.

• Bacterias nitrificantes o de nitrógeno, que oxidan los compuestos del amoniaco y los transforman en nitratos, útiles a las plantas.

  

METABOLISMO 

es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el interior de las células de un organismo. Mediante esas reacciones se transforman las moléculas nutritivas que, digeridas y transportadas por la sangre, llegan a ellas. El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:

1- Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena

2- Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear  sus estructuras o para almacenarlos como reserva.

Glucólisis. En la glucólisis, la glucosa —un azúcar de seis carbonos— se somete a una serie de transformaciones químicas. Al final, se convierte en dos moléculas de piruvato, una molécula orgánica de tres carbonos. En estas reacciones se genera ATP y NAD+ y se convierte en NADHN

Oxidación del piruvato.Cada piruvato de la glucólisis viaja a la matriz mitocondrial, que es el compartimento más interno de la mitocondria. Ahí, el piruvato se convierte en una molécula de dos carbonos unida a coenzima A, conocida como acetil-CoA. En este proceso se libera dióxido de carbono y se obtiene NADHN

Ciclo del ácido cítrico.(Se abre en una ventana nueva) El acetil-CoA obtenido en el paso anterior se combina con una molécula de cuatro carbonos y atraviesa un ciclo de reacciones para finalmente regenerar la molécula inicial de cuatro carbonos. En el proceso se genera ATP, NADHN  y FADH 2   y se libera dióxido de carbono.

Fosforilación oxidativa.El NADHN y el FADH 2

producidos en pasos anteriores depositan sus electrones en la cadena de transporte de electrones y regresan a sus formas "vacías" (NAD+and FAD). El movimiento de los electrones por la cadena libera energía que se utiliza para bombear protones fuera de la matriz y formar un gradiente. Los protones fluyen de regreso hacia la matriz, a través de una enzima llamada ATP sintasa, para generar ATP. Al final de la cadena de transporte de electrones, el oxígeno recibe los electrones y recoge protones del medio para formar agua.

El término fermentación, en su acepción estricta, se refiere a la obtención de energía en ausencia de oxígeno y generalmente lleva agregado el nombre del producto final de la reaación. Pasteur la denominó "la vie sans l'air" o "la vida sin aire".

Fuentes:
Villanueva Mónica. Química biológica. 02/10/2019. Recuperado de: https://www.saberdeciencias.com

Rintou David. Panorama de la respiración celular. 02/10/2019. Recuperado de: https:es.khanacademy.org/science/biology/celular-respiration-and-fermentation/overview-of-celular.


 Gonzales Ana M. Metabolismo. 02/10/2019. Recuperado de: https://www.biologia.ed.org/metabolismo/met4.htm

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Autores de la nota: Hernandez Moo L. G. & Lopez Quijada A.