Fundamentos del Metabolismo Celular: Catabolismo y Producción de ATP
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Introducción al Metabolismo
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en un ser vivo. Este se divide en dos grandes procesos:
- Anabolismo: Reacciones constructivas que originan compuestos complejos partiendo de otros más sencillos.
- Catabolismo: Reacciones degradativas donde se rompen las moléculas grandes y/o complejas en otras más sencillas.
Finalidades del Catabolismo
Los objetivos principales de las rutas catabólicas son:
- Conseguir energía, que se emplea para formar ATP.
- Obtener poder reductor (en forma de coenzimas NADH y FADH2), para su utilización en procesos anabólicos.
- Producir precursores metabólicos para las biosíntesis de diversos compuestos biológicos.
Procesos de Oxidación-Reducción
Las reacciones catabólicas son reacciones de oxidación-reducción (redox). En ellas, una biomolécula orgánica pierde electrones (e-) y protones (H+), que son captados por otra molécula. La molécula que los pierde queda, por tanto, oxidada y la molécula aceptora se reduce. En el proceso se libera energía. Existen dos formas de llevar a cabo los procesos catabólicos: la respiración y la fermentación.
Mecanismos de Síntesis de ATP
La energía liberada en los procesos de oxidorreducción se emplea para sintetizar ATP. Esta síntesis de ATP se consigue de dos maneras:
- Fosforilación oxidativa: Los electrones liberados en las oxidaciones se dirigen hacia un sistema transportador y se genera energía, que la enzima ATP sintetasa utiliza para unir un grupo fosfato al ADP.
- Fosforilación a nivel de sustrato: Es un proceso más simple; una molécula que posee un grupo fosfato de alta energía lo cede al ADP en una única reacción química.
Tipos de Catabolismo: Respiración y Fermentación
La Respiración
Es la oxidación completa de la molécula orgánica que se va a catabolizar y se caracteriza por:
- El aceptor final de electrones es una molécula inorgánica.
- Se realiza en las mitocondrias en las células eucariotas.
- Produce un mayor rendimiento energético.
La Fermentación
Es la oxidación incompleta de la molécula orgánica que se cataboliza y se caracteriza por:
- El aceptor final de electrones es una molécula orgánica.
- Se lleva a cabo en el citoplasma.
- Tiene un menor rendimiento energético.