Energía y consumo

Grupo BC09A Trimestre 16I

Transformación de nutrimentos en energía


Sin energía no hay vida. Cada una de las células de un organismo emplea energía en la síntesis de sustancias, en el movimiento, en el transporte de materiales, en el crecimiento, en la reproducción y en otras funciones celulares.

Las actividades celulares que sustentan la vida implican transformaciones constantes de materia y de energía, que en conjunto reciben el nombre de metabolismo celular.
El metabolismo celular incluye dos categorías de reacciones químicas: las catabólicas y las anabólicas.

Las reacciones catabólicas o de degradación son aquellas en las cuales sustancias de estructura molecular compleja se transforman en otras de composición más sencilla. Las reacciones anabólicas o de síntesis, en cambio, son aquellas en las que se construyen sustancias de moléculas complejas a partir de otras de estructura molecular más sencilla.

La energía involucrada en ambos procesos metabólicos es la energía química almacenada en los enlaces que unen los átomos constituyentes de las moléculas. Cuantos más enlaces posee la molécula, más energía contiene.
Cuando se degrada una molécula compleja durante una reacción catabólica, se rompen sus enlaces químicos, se produce liberación de la energía almacenada y los átomos resultantes se recombinan conformando moléculas de menor contenido energético.

La transferencia de energía entre las reacciones celulares no es directa: siempre interviene un transportador de energía: el ATP o adenosín trifosfato.
Los enlaces químicos del ATP, que unen a los dos últimos grupos fosfato, son ricos en energía e inestables. Dichos enlaces se rompen por una reacción de hidrólisis. Cuando se hidroliza el ATP, se libera energía y se forma adenosín difosfato (ADP) más un grupo fosfato (P). La energía liberada en la hidrólisis del ATP es empleada por la célula para realizar procesos endergónicos.

Por el contrario, una reacción exergónica libera energía, y ésta es empleada en la unión del tercer grupo fosfato al ADP, que acumula transitoriamente la energía en moléculas de ATP.

En las reacciones catabólicas, los materiales con mayor contenido energético se transforman en otros con menos contenido energético, con la consecuente liberación de energía en el  medio. Este tipo de transformación se denomina reacción exergónica.

En las reacciones anabólicas se sintetizan materiales con mayor contenido energético a partir de otros de menor contenido energético, con el aporte de energía que activa la reacción. Este tipo de transformación se denomina reacción endergónica.[1]

METABOLISMO
El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas que permiten la transformación de los nutrientes en el interior de las células, bien para obtener energía o para formar materia propia.
De lo dicho, se deduce la existencia de dos tipos de reacciones metabólicas, conocidos como catabolismo y anabolismo. (Ambos son, en realidad, inseparables y muchas de sus reacciones se hallan acopladas, dependiendo unas de otras).
• El catabolismo es el conjunto de reacciones que descomponen o degradan nutrientes -transforman sustancias complejas en otras más sencillas- al tiempo que desprenden o liberan energía.
• El anabolismo es el conjunto de reacciones encaminadas a sintetizar sustancias y necesitan para ello energía.
Por tanto, consiste en transformar sustancias sencillas en otras más complejas, que la célula después puede emplear para formar materia propia (síntesis de proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, polisacáridos, etc) o para descomponerlas de nuevo en procesos catabólicos.

CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES METABÓLICAS
Podemos resumir, de forma general, que todas las reacciones del metabolismo tienen en común las siguientes características:
• Las reacciones metabólicas son reacciones de oxidorreducción.
El concepto químico de oxidorreducción se basa, esencialmente, en la transferencia de electrones entre dos sustancias en la que una sustancia se oxida al perder electrones, al tiempo que otra los capta y se reduce.

En conjunto, el metabolismo es un proceso de oxidorreducción: el catabolismo es un proceso de oxidación mientras que el anabolismo es un proceso de reducción.
En el catabolismo predominan las reacciones de deshidrogenación, en el anabolismo predominan las de hidrogenación.
En las oxidaciones catabólicas se libera energía al pasar los electrones de un nivel energético superior a otro inferior. Dicha energía, en determinadas ocasiones, puede aprovecharse para “recargar” ATP. En las reducciones anabólicas sucede lo contrario.
Las reacciones metabólicas están acopladas energéticamente a través del ATP.
Como se ha dicho, las reacciones catabólicas liberan energía (son exergónicas), mientras las anabólicas requieren energía (son endergónicas).
Pues bien, esa energía se transfiere entre unas reacciones y otras, dentro de la célula, “empaquetada” en los enlaces fosfato de una molécula que sirve de intermediario: el adenosintrifosfato o ATP, donde la energía se mantiene transitoriamente para volver a liberarse en la hidrólisis de los mismos, según la reacción... ATP + H2O ÷ ADP + Pi.
Las reacciones metabólicas tienen una secuencia encadenada y están catalizadas por enzimas.
Esto significa que las reacciones transcurren de modo que el producto final de una actúa como producto inicial de la siguiente, como si se tratara de los eslabones de una cadena.
Estas reacciones encadenadas se mantienen por la presencia de enzimas específicas, la existencia de complejos multienzimáticos y las formas de regulación de la actividad enzimática, que hemos estudiado.
El hecho de que cada reacción esté catalizada por una enzima específica es fundamental ya que, como se dijo, es lo que permite que se puedan realizar a las temperaturas fisiológicas y a las velocidades adecuadas, además de poder autorregularse por los mecanismos de control de la actividad enzimática ya conocidos, como es la inhibición por el producto final de la reacción o retroalimentación.

Las sustancias intermediarias de estas reacciones reciben, en general, el nombre de metabolitos.
Resultan así múltiples vías o rutas metabólicas. Estas pueden ser lineales o ramificadas, es decir, estar conectadas entre sí a través de un metabolito común a varias vías que se bifurcan (divergencia metabólica) o confluyen en él (convergencia metabólica).
La célula puede regular también su metabolismo controlando en las membranas el paso de sustancias que son sustratos de las reacciones, así como la cantidad de enzimas a través de la síntesis de proteínas. Esto puede venir controlado, a su vez, por señales externas de mensajeros químicos, como hormonas y otros. [2]


Glosario

1. Adenosina Trifosfato (ATP): La adenosina trifosfato (abreviado ATP, y también llamada adenosín-5'-trifosfato o trifosfato de adenosina) es una molécula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energía en las reacciones químicas. También es el precursor de una serie de coenzimas esenciales como el NAD+ o la coenzima A. El ATP es uno de los cuatro monómeros utilizados en la síntesis de ARN celular. Además, es una coenzima de transferencia de grupos fosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas quinasas (co-sustrato).
Glosario Médico. 2010. ATP. http://medmol.es/glosario/121012glosariomedmol_atp/ Fecha de consulta. 24 marzo 2016
2. Deshidrogenación: En bioquímica, se entiende por deshidrogenación la pérdida de átomos de hidrógeno por parte de una molécula orgánica. En realidad, la pérdida de átomos de hidrógeno es una oxidación ya que la molécula pierde electrones. De hecho, la mayoría de las oxidaciones de sustratos durante el catabolismo se realizan por deshidrogenación. Por tanto, es una reacción química clave en la obtención de energía por parte de las células.
LEXICOON. Deshidrogenación [en línea] - Edición 3.7 (Dic 2015). Disponible en http://lexicoon.org/es/deshidrogenacion fecha de consulta 24 marzo 2016

3. HIDRÓLISIS. Hidrólisis es una reacción química entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie química. Esta reacción es importante por el gran número de contextos en los que el agua actúa como disolvente.
LEXICOON. Hidrólisis [en línea] - Edición 3.7 (Dic 2015). Disponible en http://lexicoon.org/es/hidrolisis fecha de consulta 24 marzo 2016

Referencias


[1] Laura Vilariño. (2007). Transformación de los nutrientes. Components, edición 16, páginas 58-60.

[2]  Maristas Granada. (2015). Metabolismo. La transformación de los nutrientes.., de Maristas Granada Sitio web: http://www.maristasgranada.net/webcole/documentos/Ciencias/Bach-2%C2%BA/Biologia/3_Fisio-Celular/2_Metabolismo_Introduc.pdf citado 24-marzo-2016

Podrá consultar la presentación ppt de este tema en:

Share:

0 comentarios:

Publicar un comentario

Datos personales

Con la tecnología de Blogger.