Metabolismo Celular: Reacciones, Enzimas y Producción de Energía

Introducción al Metabolismo Celular

El **metabolismo celular** es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula. Estas reacciones se dividen en dos categorías principales:

• **Catabólicas**: reacciones de **destrucción** o **descomposición**. Ejemplo: **respiración celular**
• **Anabólicas**: reacciones de **construcción** o **síntesis**. Ejemplo: **fotosíntesis**

El fin del metabolismo celular es **obtener materia y energía**. Las reacciones catabólicas y anabólicas son **complementarias**: las reacciones catabólicas **liberan energía**, mientras que las anabólicas **consumen energía**.

Enzimas: Catalizadores Biológicos

Toda reacción química necesita un impulso inicial para llevarse a cabo. Los **catalizadores biológicos**, también conocidos como **enzimas**, son moléculas que facilitan estas reacciones. Cada enzima es **específica** para un tipo de **sustrato** sobre el cual actúa. Las enzimas actúan **disminuyendo la energía de activación** necesaria para que comience una reacción química. Una vez iniciada, la energía se desprende y puede ser reutilizada, ya que la enzima se mantiene inalterable.

Existen tres factores principales que inciden en la velocidad de una reacción química:

• **pH**: las enzimas actúan en un pH ligeramente alcalino
• **Temperatura**: a mayor temperatura, mayor velocidad de reacción
• **Cantidad de sustrato**: a mayor cantidad de sustrato, mayor velocidad de reacción

Catabolismo: Degradación y Liberación de Energía

El **catabolismo** comprende procesos de **degradación** o **ruptura**. A partir de moléculas complejas, se obtienen moléculas más sencillas con el fin de **liberar la energía** almacenada en los átomos de la molécula. Esta energía química se almacena en el **ATP** (adenosín trifosfato), y una parte se disipa como energía calórica. Como hay liberación de energía, estos procesos son de carácter **exergónico**. También son **oxidativos**, ya que se pueden perder átomos de electrones o hidrógeno.

Los átomos de hidrógeno o electrones liberados son muy reactivos, por lo que deben ser aceptados por una molécula que luego pueda cederlos. Esta molécula es una **coenzima** que, al aceptar el hidrógeno, se **reduce**, aceptando momentáneamente los átomos de hidrógeno o los electrones.

Obtención de Energía: Respiración Celular y Fermentación

La principal fuente de energía de las células es la **glucosa**, ya que posee mucha energía en los enlaces de sus átomos, sobre todo en los de carbono. La glucosa puede seguir dos caminos diferentes de acuerdo con el tipo de célula:

• **Condiciones anaeróbicas (sin O₂)**: la glucosa se degrada en compuestos orgánicos más sencillos, como un alcohol o un ácido. Este proceso se denomina **fermentación** y ocurre en ciertos organismos como hongos o bacterias.
• **Condiciones aeróbicas (con O₂)**: la glucosa se degrada completamente en dos compuestos inorgánicos: CO₂ y agua. Este proceso se denomina **respiración celular**.

Ejercitación y Conceptos Clave

• Las enzimas interactúan con reactivos específicos; su forma tridimensional se relaciona con su actividad. No cambian de forma como los reactivos, ya que inician la reacción, pero no son parte de ella.
• El **anabolismo** es un proceso de **síntesis** que **consume energía**; es un metabolismo constructivo.
• La **respiración celular** es más ventajosa porque se obtiene más energía a través de la glucosa y, al ser completa, libera toda la energía.
• En la **oxidación**, una molécula pierde átomos de hidrógeno y electrones. En la **reducción**, se ganan.
• La **fermentación** es la degradación de la glucosa sin O₂ que llevan a cabo ciertos organismos, como las bacterias anaeróbicas. El primer paso es la **glucólisis**, que produce dos moléculas de ácido pirúvico que, al reducirse, se transforman en ácido láctico, utilizado en la producción de yogur.
• El **ATP** es la "moneda" de intercambio energético celular. No es un proceso exergónico. Reserva la energía y actúa como puente energético entre los procesos catabólicos y anabólicos.
• La **fotosíntesis** ocurre en los **cloroplastos**.
• En el **ciclo de Krebs**, el destino final de la glucosa es su degradación completa.
• El catabolismo y el anabolismo son complementarios porque la energía liberada en el proceso catabólico se utiliza en el anabólico para producir materia.
• En el catabolismo se oxidan los reactivos, comprende reacciones que forman NADH y no son procesos endergónicos.
• Para producir champán se utiliza el CO₂ y el etanol resultantes de la fermentación alcohólica.
• Durante el anabolismo se consume energía para la construcción de moléculas.
• En los procesos catabólicos se utilizan nutrientes como la glucosa para obtener energía. En la respiración celular, la glucosa se degrada en presencia de O₂ y libera la energía que se almacena en la molécula de ATP.