Metabolismo Celular: Catabolismo y Anabolismo
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Metabolismo Celular
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que ocurren dentro de la célula y que transforman unas biomoléculas en otras. El metabolismo se divide en dos tipos de reacciones:
Catabolismo
El catabolismo consiste en la degradación de moléculas orgánicas complejas (ricas en energía) en moléculas más simples (pobres en energía). Como resultado, se libera energía (ATP) que la célula puede utilizar, así como poder reductor para procesos anabólicos.
Existen dos tipos principales de catabolismo:
Respiración Celular
Es la oxidación completa de compuestos orgánicos, donde el aceptor final de electrones es un compuesto inorgánico. Tiene lugar en las mitocondrias.
Fermentación
Es la oxidación incompleta de compuestos orgánicos, donde el aceptor final de electrones es otro compuesto orgánico. Por lo tanto, se libera menos energía que en la respiración celular. Es un proceso anaerobio (no requiere oxígeno) realizado por diversos microorganismos. Tiene lugar en el citoplasma.
Glucólisis
La glucólisis, también llamada ruta de Embden-Meyerhoff, es una serie de reacciones anaeróbicas que degradan la glucosa (6C) en dos moléculas de ácido pirúvico (3C). Esta primera fase del catabolismo de la glucosa ocurre en el citoplasma, fuera de las mitocondrias.
Respiración: Aeróbica y Anaeróbica
La respiración aeróbica utiliza oxígeno como aceptor final de electrones, mientras que la respiración anaeróbica utiliza otros compuestos inorgánicos.
Ciclo de Krebs
El Ciclo de Krebs se lleva a cabo en la matriz mitocondrial, donde se produce la oxidación completa del acetil-CoA hasta CO2. Es una vía catabólica que produce ATP, a diferencia del Ciclo de Calvin, que es una ruta anabólica que consume ATP.
Fermentación
La fermentación es un proceso de oxidación anaerobia incompleta de la materia orgánica, lo que significa que no se libera toda la energía química que contiene. En las fermentaciones, el aceptor final de protones y electrones no es una molécula inorgánica, sino un compuesto orgánico. Por esta razón, las fermentaciones siempre producen algún compuesto orgánico como producto final. Son llevadas a cabo por bacterias y células eucariotas, y el sustrato más común es la glucosa. Cuando el sustrato es la glucosa, la primera etapa del proceso es la glucólisis, seguida de la reducción del ácido pirúvico para dar lugar a diferentes productos finales, dependiendo del tipo de fermentación.
Fermentación Láctica
Consiste en la degradación anaerobia de la glucosa a ácido láctico. Esta reacción es catalizada por la enzima lactato deshidrogenasa. Es llevada a cabo por bacterias lácticas que fermentan la lactosa.
Fermentación Alcohólica
Consiste en la degradación anaerobia de la glucosa a etanol y dióxido de carbono. Su producto final es el etanol. Es realizada por las levaduras.
Anabolismo
El anabolismo es la vía constructiva del metabolismo, es decir, la ruta de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas simples. Si las moléculas iniciales son inorgánicas (por ejemplo, H2O, CO2, NO3-), se denomina anabolismo autótrofo. Si son orgánicas (por ejemplo, glucosa, aminoácidos, nucleótidos), se denomina anabolismo heterótrofo.
Fotosíntesis
La fotosíntesis es un proceso anabólico que transforma la energía luminosa en energía química. La primera molécula en la que se almacena esta energía química es el ATP. Posteriormente, el ATP se utiliza para sintetizar otras moléculas orgánicas más estables.
Tipos de Fotosíntesis
Existen dos tipos de procesos fotosintéticos:
- Fotosíntesis Oxigénica: Propia de las plantas superiores, las algas y las cianobacterias. El dador de electrones es el agua y, por lo tanto, se libera oxígeno.
- Fotosíntesis Bacteriana: Propia de las bacterias purpúreas y verdes del azufre. El dador de electrones no es el agua, sino generalmente el sulfuro de hidrógeno. Por lo tanto, no se libera oxígeno, sino azufre, que puede acumularse en el interior de la bacteria o ser expulsado.
Quimiosíntesis
La quimiosíntesis consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía liberada en las reacciones de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas. El ATP generado se utiliza para transformar la materia inorgánica en materia orgánica. Los organismos que realizan estos procesos se denominan quimioautótrofos o quimiolitótrofos (todos ellos son bacterias).
Anabolismo Heterótrofo
El anabolismo heterótrofo consiste en transformar sustancias orgánicas simples en sustancias orgánicas más complejas, utilizando la energía química almacenada en el ATP.