Metabolismo Celular: Catabolismo, Anabolismo y Función de las Enzimas
español con un tamaño de 4,46 KBCatabolismo y Anabolismo: Definiciones y Diferencias
El metabolismo celular se compone de dos procesos fundamentales:
- Catabolismo: Degradación enzimática de moléculas orgánicas complejas a moléculas más sencillas. Este proceso libera energía.
- Anabolismo: Síntesis enzimática de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas precursoras simples. Este proceso requiere energía.
El catabolismo y el anabolismo ocurren simultáneamente y son interdependientes. Sin embargo, sus etapas no son idénticas:
- Algunas reacciones catabólicas son irreversibles.
- Las rutas catabólicas y anabólicas pueden estar localizadas en diferentes orgánulos celulares.
- La regulación de las rutas catabólicas y anabólicas puede ser diferente.
Catabolismo: Obtención de Energía
El catabolismo es la degradación oxidativa de moléculas orgánicas. Su finalidad principal es la obtención de la energía necesaria para que la célula desarrolle sus funciones vitales. Varias rutas metabólicas conducen a la obtención de moléculas de ATP (Adenosín Trifosfato).
Reacciones de Óxido-Reducción (Redox)
Las reacciones redox son fundamentales en el catabolismo:
- Reducción: Ganancia de electrones, adición de hidrógenos o eliminación de oxígeno.
- Oxidación: Pérdida de electrones, eliminación de hidrógenos o adición de oxígeno.
El ATP: La Moneda Energética Celular
Transporte de Energía
El ATP actúa como transportador de energía:
- Las reacciones exergónicas del catabolismo liberan energía.
- Las reacciones endergónicas del anabolismo consumen energía.
Estructura y Función del ATP
El Adenosín Trifosfato (ATP) posee enlaces de alta energía (enlaces éster). La energía liberada en las reacciones exergónicas se utiliza para formar ATP a partir de ADP (Adenosín Difosfato) y fosfato inorgánico.
Flujo de Energía en la Biosfera
La energía se almacena como energía potencial en los enlaces covalentes de las moléculas, como los azúcares.
- Energía potencial: Capacidad de un objeto para realizar trabajo, aunque no esté en movimiento.
- Energía cinética: Energía asociada al movimiento de los objetos.
Enzimas: Catalizadores Biológicos
Las enzimas son proteínas que catalizan (aceleran) las reacciones químicas en los seres vivos.
- Facilitan las transformaciones químicas.
- Aceleran las reacciones.
- Disminuyen la energía de activación, que es la energía necesaria para que los reactivos se transformen en productos.
Componentes de las Enzimas
Las enzimas requieren:
- Una estructura proteica específica.
- Componentes químicos adicionales:
- Cofactores: Iones metálicos (como H, Mg o Zn).
- Coenzimas: Moléculas orgánicas más complejas.
El aumento de la concentración de sustrato no incrementa indefinidamente la velocidad de reacción. El número de recambio es el número de moléculas de sustrato procesadas por una enzima por segundo, cuando está saturada de sustrato.
Modelo de Michaelis-Menten
Leonor Michaelis y Maud Menten (1913) propusieron un modelo para explicar las características cinéticas de las reacciones enzimáticas con un solo sustrato.
Termodinámica y Energía Libre
Leyes de la Termodinámica
Los sistemas biológicos deben cumplir las leyes de la termodinámica:
- Primera Ley (Conservación de la Energía): La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma (por ejemplo, de potencial a cinética). La cantidad total de energía en el universo permanece constante.
- Segunda Ley (Aumento de la Entropía): El desorden (entropía) en el universo tiende a aumentar. Un proceso ocurre espontáneamente si aumenta la entropía del sistema y su entorno. A medida que la energía se utiliza, una mayor parte se convierte en calor (energía de movimiento molecular aleatorio).
Energía Libre
El concepto de energía libre combina las dos leyes de la termodinámica y permite predecir si una reacción ocurrirá espontáneamente.