Herramientas del metabolismo
- Para la realización del metabolismo, se necesitan herramientas que ayudarán para que este proceso se torne más fácil y más rápido.
- Dos son las herramientas más importantes que se usan en el metabolismo de los organismos:
Las enzimas.
La molécula de ATP. Enzimas
- Son moléculas que aceleran las reacciones de 1 000 a 10 000 veces más rápido, casi todas son de naturaleza proteica.
- Se les considera catalizadores biológicos, ya que aceleran la velocidad de las reacciones y disminuyen la energía de activación de muchas reacciones.
- Casi todos los procesos que realiza la célula necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas.
- A las reacciones donde las enzimas están presentes se les denomina reacciones enzimáticas.
- Son muy específicas, ya que actúan sobre un sustrato o un grupo de ellos.
- Están agrupadas por su especificidad. Algunos ejemplos son:
- OXIRREDUCTASAS, que catalizan reacciones de óxido-reducción.
- TRANSFERASAS, que transfieren en grupos activos obtenidos de la ruptura de algunas moléculas.
- HIDROLASAS, intervienen en las reacciones de hidrólisis para la obtención de los monómeros a partir de los polímeros.
LIGASAS, realizan la síntesis o la degradación de enlaces fuertes.
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Molécula de ATP
- Esta molécula de ATP, o también llamada Adenosina trifosfato, almacena la energía eliminada en algunos procesos exotérmicos y les brinda dicha energía a otros procesos endotérmicos, que si la necesitan.
- Cada vez que se forma una molécula de ATP, una pequeña parte de energía se disipa como calor.
- Al ingerir nuestros alimentos, vamos almacenando reservas de ATP, y cuando ya están completas, se acumulan en forma de glucógeno, de grasas y de proteínas.
- La forma en que el organismo sintetiza estas reservas de energía marcan los diferentes sistemas energéticos.
Importancia de la molécula de ATP
- Es importante ya que es la principal fuente de energía de los seres vivos y se alimenta de casi todas las actividades celulares, entre ellas el movimiento muscular, la síntesis de proteínas, la división celular y la transmisión de señales nerviosas.
- Esta molécula se encuentra en todos los seres vivos y constituye la fuente principal de energía utilizable por las células para realizar sus actividades. Se origina por el metabolismo de los alimentos en unos orgánulos especiales de la célula llamados mitocondrias.
Respiración aeróbica
- Es un conjunto de reacciones catabólicas que suceden en el interior de la célula, con la participación de la glucosa y el oxigeno.
- Este proceso tiene como objetivo liberar la energía contenida en la glucosa y otras sustancias orgánicas para producir ATP.
- Esta reacción se puede resumir en una ecuación.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía
glucosa oxígeno dióxido agua
de
carbono
- La reacciones químicas de la respiración son activadas y controladas por enzimas que se encuentran tanto en el citoplasma que en las mitocondrias.
- Las reacciones químicas que tienen lugar durante la respiración aeróbica son muy complejas y numerosas ; pero la podemos clasificar en tres etapas:
- Glucólisis.
- Ciclo de krebs.
- Cadena transportadora de ē.
Respiración Aeróbica o Fosforilacion Oxidativa
¿Por qué a la respiración aeróbica se le llama también fosforilacion oxidativa?
Respiración aeróbica es la que implica oxigeno, y la fosforilacion oxidativa es el mecanismo por el cual se fosforila ADP(difosfato de adenina) a ATP(trifosfato de adenina), usando una corriente de protones generada por cuatro complejos enzimáticos uno de ellos, la citocromo oxidasa usa OXIGENO y protones de la matriz mitocondrial para formar agua y transportar mas protones al espacio intermembranal, este gradiente de H al pasar por la ATP sintasa genera dentro de la matriz la fosforilacion.
Glucólisis
- Se lleva acabo en el citoplasma. Consiste en una serie de reacciones en donde la glucosa se degrada hasta llegar a formar un compuesto de tres carbonos: el acido pirúvico
- Al romperse los enlaces de la glucosa se libera energía que se transfiere al ATP (2 ATP por molécula de glucosa). También se liberan iones hidrogeno H+ y electrones, que son recibidos por el NAD+ para formar dos NADH + 2H+. El ácido pirúvico formado continúa en la siguiente etapa.
Ciclo de krebs
- Ocurre en la mitocondria y consiste en sacar los carbonos de las moléculas en forma de CO2 y transferir los hidrógenos a otras moléculas en una serie de reacciones.
- El acido pirúvico es transportado hacia el interior de la mitocondria y, allí ,cada molécula de acido pirúvico libera una molécula de CO2 , transformándose en una molécula de 2C llamada acetil coenzima A.
- El acetil coenzima A participa en una serie de reacciones cíclicas en las cuales las dos moléculas de CO2 que se liberan provienen de la glucosa. Por lo tanto, podemos afirmar que la molécula de glucosa se a degradado totalmente hasta CO2.
- Durante el proceso se han liberado ATP, H+ y ē que han sido recogidos con el NAD+ y el FAD y que son transportados a la membrana interna de la mitocondria, donde ocurre la siguiente etapa: la cadena transportadora de electrones.
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Cadena transportadora de ē
Ocurre en la membrana interna de la mitocondria, donde los átomos de H se combinan sucesivamente con diferentes sustancias denominadas citocromos, hasta que finalmente se unen con el O y forman una molécula de agua. Lo que sucede es que el H, al separarse de las moléculas que formaban, adquiere mucha energía, la que se libera gradualmente a través de sucesivas reacciones de la cadena respiratoria.
Esta liberación de energía es aprovechada por la célula para formar ATP mediante la fosforilacion oxidativa, donde un complejo enzimático produce los ATP que requiere nuestras células para crecer, dividir, etc.
Respiracion anaeróbica
- Es un proceso biológico de oxido reducción de monosacáridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, y más raramente una molécula orgánica. La realizan exclusivamente algunos grupos de bacterias y para ello utilizan una cadena transportadora de electrones análoga a la de las mitocondria en la respiración aeróbica.
- No debe confundirse con la fermentación, que es un proceso también anaeróbico, pero en el que no participa nada parecido a una cadena transportadora de electrones y el aceptor final de electrones es siempre una molécula orgánica.
Existen 2 tipos de respiración anaeróbica
- Es característica de bacterias anaeróbicas autótrofas, se lleva a cabo en ausencia total de oxígeno.
- Esta respiración también finaliza con una cadena transportadora de electrones, análoga a la de la respiración aeróbica.
- La única diferencia radica en que el aceptor final de los electrones no es el oxígeno.
- Por ejemplo, las bacterias metano génicas obtienen energía a partir de la reacción de H2 y C02, produciendo gas metano:
CO2 + 4H+ ► CH4 + 2H20 + energía (ATP)
- Es el tipo de respiración de microorganismos anaeróbicos facultivos, que permiten desarrollarse y respirar en presencia de oxígeno.
- Los microorganismos anaeróbicos facultivos pueden ser aerotolerantes o tolerantes al oxígeno; pueden crecer en presencia de este pero no utilizarlo.
- Estos obtienen energía exclusivamente por fermentación.
Consideraciones generales
- En la respiración anaeróbica no se usa oxígeno, sino que para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaerobia interviene también una cadena transportadora de electrones en la que se re oxidan los coenzimas reducidos durante la oxidación de los substratos nutrientes; es análoga a la de la respiración aerobia, ya que se compone de los mismos elementos (cito cromos, quinonas, proteínas ferro sulfúricas, etc.). La única diferencia, por tanto radica, en que el aceptor último de electrones no es el oxígeno.
- Todos los posibles aceptores en la respiración anaerobia tienen un potencial de reducción menor que el O2, por lo que, partiendo de los mismos sustratos (glucosa, aminoácidos, triglicéridos), se genera menos energía en este metabolismo que en la respiración aerobia convencional.
- No hay que confundir la respiración anaeróbica con la fermentación, en la que no existe en absoluto cadena de transporte de electrones, y el aceptor final de electrones es una molécula orgánica; estos dos tipos de metabolismo tienen solo en común el no ser dependientes del oxígeno.
Diferencias
¿Cuál es la diferencia entre respiración anaeróbica y respiración aeróbica?
- Anaeróbico: no utiliza el oxigeno para obtener energía, sino que depende del glucógeno que tengas en el musculo; es por esto que después de un par de semanas y entrenando demasiado el musculo se ve plano, ya que las reservas de glucógeno se ven disminuidas.
- Aeróbico: utiliza el oxigeno con agente reductor, en este caso de las grasas.
