METABOLISMO.
Es la totalidad de las transformaciones químicas que se producen en una célula o un organismo y que le permiten llevar a cabo sus
funciones vitales.
El metabolismo de una célula consiste en miles de procesos químicos dispuestos en forma de vías metabólicas que se entrecruzan entre
ellas. Una vía metabólica comienza con una molécula inicial (etapa I), que reacciona y se modifica con pequeños cambios químicos
como la transferencia o adicción de átomos o grupos funcionales. Estos pasos intermedios se denominan reacciones secuenciales (etapa
II) que finalmente darán lugar a un producto final (etapa III). Existen vías casi universales como la glucólisis o la respiración celular, y
otras específicas.
Todos los procesos que tienen lugar en la célula necesitan la presencia de biocatalizadores, que se trata de enzimas, químicamente
proteicas, que afectan a la velocidad de la reacción.
Las vías metabólicas se clasifican en dos grandes grupos:
▪ Catabólicas: se libera energía en la descomposición de moléculas más complejas para dar lugar a otras más simples. El conjunto de vías
catabólicas constituye el catabolismo. Ej: respiración celular, la glucosa y otras moléculas se degradan en presencia de O2 hasta
convertirse en moléculas sencillas inorgánicas, como CO2 y H2O. La energía liberada puede manifestarse en forma de calor, utilizarse para
realizar un movimiento o almacenarse en forma de energía química (ATP).
▪ Anabólicas: consumen energía para construir moléculas complejas a partir de simples. El conjunto de vías anabólicas constituye el
anabolismo. Se trata de reacciones de biosíntesis: Ej: proteínas a partir de aa, glucosa a partir de CO2 y H2O.
Ambos tipos de metabolismo se encuentran relacionados entre sí, ya que el catabolismo libera energía que se utilizará en el anabolismo,
así como la liberación de la materia prima que participa en estos procesos.
▪ Anfibólicas: aquellas que participan tanto en anabolismo como en catabolismo. Ej: ciclo de Krebs, vía catabólica de oxidación de muchas
moléculas. Algunos compuestos intermediarios conforman el punto de partida de rutas anabólicas o de biosíntesis.
■ Reacciones exergónicas y endergónicas.
- Las reacciones exergónicas son aquellas en las que se libera energía, como la respiración celular. ∆G < 0. Puesto que se produce un
desprendimiento neto de energía libre, la ∆G es negativa para toda reacción exergónica. Las reacciones catabólicas liberan energía ∆S >
0, por lo que son exergónicas.
- Las reacciones endergónicas son aquellas que necesitan energía para ocurrir, como la síntesis de glucosa qe las plantas llevan a cabo
en la fotosíntesis. ∆G > 0. Las reacciones no son espontáneas, la ∆G es positiva y se requiere energía para que ocurra la reacción. Las
reacciones anabólicas consumen energía y son endergónicas. ∆S < 0.
■ ATP como acoplador entre las reacciones endergónicas y exergónicas.
En los seres vivos las reacciones endergónicas se producen gracias a la
energía liberada en las exergónicas, con las que están acopladas. El
acoplamiento energético es el uso de un proceso exergónico para que se dé
uno endergónico. El ATP es el responsable de mediar el acoplamiento
energético de las células y casi siempre actúa como fuente inmediata de
energía que impulsa el trabajo celular.
● Hidrólisis del ATP.
El adenosin-5’-trifosfato desempeña un papel fundamental en las reacciones
energéticas desfavorables, es decir, endergónicas, puesto que actúa como
depósito de energía que almacena en los llamados enlaces de alta energía de
sus fosfatos. Su hidrólisis desprende una gran cantidad de energía (7,3kcal/mol condiciones estándar). Este enlace no constituye un enlace
fuerte, sino que se rompe fácilmente por lo que más bien es la molécula entera la que posee una alta energía.
ATP + H2O → ADP + Pi (grupo fosfato) + 7,3 kcal/mol ∆G= -7,3 kcal/mol
ATP + H2O → AMP + PPi (grupo pirofosfato) + 7,3 kcal/mol ∆G= -7,3 kcal/mol
PPi + H2O → 2Pi + 7,3 kcal/mol ∆G= -7,3 kcal/mol
De este modo, la variación total de energía libre que resulta de la hidrólisis del ATP a AMP es aproximadamente el doble de la obtenida en
la hidrólisis del ATP al ADP.
● Regeneración o síntesis del ATP.
Es una fuente de energía renovable capaz de regenerarse a partir de ADP y fosfato inorgánico. La energía libre para fosforilar el ADP
proviene de las reacciones de degradación catabólica de la célula.
ADP + Pi (grupo fosfato) + 7,3 kcal/mol → ATP + H2O ∆G= +7,3 kcal/mol
● Ciclo del ATP.
