Metabolismo y glucólisis, Transcripciones de Bioquímica

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Bioquímica

Energía y metabolismo

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res, la energía adicional se libera como calor y luz. Tal vez te parezca extraño describir una vela, en términos de los niveles de energía de los electrones, pero eso es precisamente lo que sucede, ĐƵĂŶĚŽƐĞƋƵĞŵĂĐƵĂůƋƵŝĞƌĐŽŵďƵƐƟďůĞ͘

Leyes de la termodinámica

Las leyes de la termodinámica ĚĞĮŶĞŶůĂƐƉƌŽƉŝĞĚĂĚĞƐďĄƐŝĐĂƐLJĞůĐŽŵƉŽƌƚĂŵŝĞŶƚŽĚĞůĂĞŶĞƌ- gía.

Primera ley de la termodinámica

Esta ley es conocida también como “ley de la conservación de la ener- gía” y dice que si no hay aporte de ĞŶĞƌŐşĂ͕ůĂĐĂŶƟĚĂĚƚŽƚĂůĚĞĞŶĞƌ - պà ƐĞ ŵĂŶƟĞŶĞ ĐŽŶƐƚĂŶƚĞ͘ >ŽƐ procesos ordinarios no pueden crear ni destruir energía, pero si pueden cambiarla de una forma a otra. Por ejemplo de energía so- lar a energía química, de energía química a energía térmica. Cuan- do conducimos un automóvil, es ĐŽŶǀĞƌƟĚĂ ůĂ ĞŶĞƌպà ƉŽƚĞŶĐŝĂů química de la gasolina en energía ĐŝŶĠƟĐĂĚĞŵŽǀŝŵŝĞŶƚŽLJĐĂůŽƌ͘>Ă ĐĂŶƟĚĂĚƚŽƚĂůĚĞĞŶĞƌŐşĂŶŽĐĂŵ- bia, aunque su forma si ha cam- biado. Asimismo una tenista está ĐŽŶǀŝƌƟĞŶĚŽ ůĂ ĞŶĞƌպà ƉŽƚĞŶĐŝĂů química (de lo que comió) en la ŵŝƐŵĂ ĐĂŶƟĚĂĚ ƚŽƚĂů ĚĞ ĞŶĞƌպà de movimiento y de calor.

Segunda ley de la termodinámica

La segunda ley de la termodiná- mica dice que cuando la energía se convierte de una forma a otra, ůĂ ĐĂŶƟĚĂĚ ĚĞ ĞŶĞƌպà ƷƟů ĚŝƐŵŝ- nuye. Para ilustrar la segunda ley,

Figura 7.2 >ĂƐ ϭϬϬƵŶŝĚĂĚĞƐ ĚĞĞŶĞƌŐşĂƋƵşŵŝĐĂ ĐŽŶƚĞŶŝĚĂ ĞŶůĂ ŐĂƐŽůŝŶĂ ƐŽŶ ƚƌĂŶƐĨŽƌŵĂĚĂƐ ĞŶ ϳϱ ƵŶŝĚĂĚĞƐ ĚĞ ĞŶĞƌպà ƚĠƌŵŝĐĂ LJ Ϯϱ ƵŶŝĚĂĚĞƐ ĚĞ ĞŶĞƌպà ĐŝŶĠƟĐĂ ;ŵŽǀŝŵŝĞŶƚŽͿ͘ >Ă ĐĂŶƟĚĂĚ ĚĞ ĞŶĞƌŐşĂƋƵşŵŝĐĂƋƵĞĞƐƚƌĂŶƐĨŽƌŵĂĚĂĞŶĞŶĞƌŐşĂĐŝŶĠƟĐĂLJĐĂůŽƌş- ĮĐĂĞŶĞƐƚĂĚĞƉŽƌƟƐƚĂ͕ƐĞŵĂŶƟĞŶĞĐŽŶƐƚĂŶƚĞ͘>ĂƉƌŝŵĞƌĂůĞLJĚĞůĂ ƚĞƌŵŽĚŝŶĄŵŝĐĂŶŽƐĚŝĐĞƋƵĞůĂĞŶĞƌŐşĂŶŽƐĞĐƌĞĂŶŝƐĞĚĞƐƚƌƵLJĞ͕ ƐŽůŽƐĞƚƌĂŶƐĨŽƌŵĂ͘

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ĞdžĂŵŝŶĞŵŽƐƵŶŵŽƚŽƌĚĞĂƵƚŽŵſǀŝůƋƵĞƵƟůŝnjĂĐŽŵŽĐŽŵďƵƐƟďůĞŐĂƐŽůŝŶĂ͘>ĂĞŶĞƌŐşĂĐŝŶĠƟĐĂ del vehículo en movimiento (25 unidades), es mucho menor que la energía química que contenía ĞůĐŽŵďƵƐƟďůĞĐŽŶƚĞŶşĂ;ϭϬϬƵŶŝĚĂĚĞƐͿŽƌŝŐŝŶĂůŵĞŶƚĞ͘^ĞŐƷŶůĂƉƌŝŵĞƌĂůĞLJĚĞůĂƚĞƌŵŽĚŝŶĄŵŝĐĂ͕ ůĂĐĂŶƟĚĂĚƚŽƚĂůĚĞĞŶĞƌŐşĂƐĞŵĂŶƟĞŶĞĐŽŶƐƚĂŶƚĞLJĞƐǀĞƌĚĂĚ͕ƐſůŽƋƵĞĂůƋƵĞŵĂƌƐĞůĂŐĂƐŽůŝŶĂ͕ no sólo impulsó el vehículo, sino que también calentó el motor, el sistema de escape y el aire en torno al automóvil. La fricción de las llantas contra el pavimento también calentó un poco la ca- ƌƌĞƚĞƌĂ͕ĂƐşƋƵĞ͕ĐŽŵŽůŽĞƐƟƉƵůĂůĂƉƌŝŵĞƌĂůĞLJŶŽƐĞŚĂƉĞƌĚŝĚŽĞŶĞƌŐşĂ͘^ŝŶĞŵďĂƌŐŽ͕ůĂĞŶĞƌպà ĞŶĨŽƌŵĂĚĞĐĂůŽƌĞƐŵĞŶŽƐƵƟůŝnjĂďůĞ͘ ĞůĂŵŝƐŵĂŵĂŶĞƌĂ͕ůĂĞŶĞƌŐşĂƚĠƌŵŝĐĂƋƵĞůŽƐĐŽƌƌĞĚŽƌĞƐůŝďĞƌĂŶĂůĂŝƌĞĐƵĂŶĚŽ͞ƋƵĞŵĂŶ͟ alimentos en sus células no puede aprovecharse para correr más rápidamente o más lejos. Según la segunda ley de la termodinámica, esto quiere decir que ningún proceso, ni siquiera los que se ĞĨĞĐƚƷĂŶĞŶĞůŽƌŐĂŶŝƐŵŽŚƵŵĂŶŽ͕ĞƐϭϬϬйĞĮĐŝĞŶƚĞ͕LJĂƋƵĞůĂĞŶĞƌŐşĂƋƵĞƐĞĚŝƐŝƉĂŶŽĞƐƷƟů para efectuar un trabajo en ese organismo.

Reacciones exergónicas, endergónicas y acopladas

hŶĂƌĞĂĐĐŝſŶƋƵşŵŝĐĂĞƐƵŶƉƌŽĐĞƐŽƋƵĞĨŽƌŵĂLJƌŽŵƉĞĞŶůĂĐĞƐƋƵşŵŝĐŽƐƋƵĞŵĂŶƟĞŶĞŶƵŶŝĚŽƐ ĂůŽƐĄƚŽŵŽƐ͘>ĂƐƌĞĂĐĐŝŽŶĞƐƋƵşŵŝĐĂƐĐŽŶǀŝĞƌƚĞŶƵŶŐƌƵƉŽĚĞƐƵƐƚĂŶĐŝĂƐ͕ůŽƐƌĞĂĐƟǀŽƐ͕ĞŶŽƚƌŽ grupo, los productos. Las reacciones químicas pueden ser exergónicas , endergónicas y acopla- das.

Reacción exergónica

El término exergónica proviene ĚĞů ŐƌŝĞŐŽ LJ ƐŝŐŶŝĮĐĂ͞ ƐĂůĞ ĞŶĞƌ - ŐşĂ͘͟^ĞůĞůůĂŵĂ reacción exergó- nica a aquella en la que los reac- ƟǀŽƐĐŽŶƟĞŶĞŶŵĄƐĞŶĞƌŐşĂƋƵĞ los productos. Por ejemplo, la glucosa que los cuerpos de los co- ƌƌĞĚŽƌĞƐƵƟůŝnjĂŶĐŽŵŽĐŽŵďƵƐƟ- ďůĞ ĐŽŶƟĞŶĞ ŵĄƐ ĞŶĞƌպà ƋƵĞ Ğů dióxido de carbono y el agua que se produce cuando ese azúcar se descompone. La energía extra se libera como movimiento mus- cular y calor. El azúcar de cocina (sacarosa) también puede arder, como todo cocinero sabe. Cuan- do el azúcar se quema en una ŇĂŵĂ͕ ĚĞ ĨŽƌŵĂ ƐŝŵŝůĂƌ Ă ĐŽŵŽ se quema en el cuerpo, reaccio-

Figura 7.3 ZĞƉƌĞƐĞŶƚĂĐŝſŶ ŐĞŶĞƌĂů ĚĞ ƵŶĂ ƌĞĂĐĐŝſŶ ĞdžĞƌŐſŶŝĐĂ ;ĂƌƌŝďĂͿLJƵŶĞũĞŵƉůŽĚĞĞƐƚĞƟƉŽĚĞƌĞĂĐĐŝſŶ͕ůĂƌĞƐƉŝƌĂĐŝſŶĐĞůƵ - ůĂƌ;ĂďĂũŽͿ͘

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cesaria para que se efectúe una reacción endergónica. La reacción exergónica de la ĐŽŵďƵƐƟſŶ ĚĞ ůĂ ŐĂƐŽůŝŶĂ ĞŶ un automóvil, proporciona la energía para la reacción ender- gónica de poner en movimiento el automóvil; en el proceso se ƉŝĞƌĚĞ ŐƌĂŶ ĐĂŶƟĚĂĚ ĚĞ ĞŶĞƌ- gía en forma de calor. Los orga- ŶŝƐŵŽƐ ǀŝǀŽƐ ƵƟůŝnjĂŶ ĐŽŶƟŶƵĂ- mente la energía producida por reacciones exergónicas (como la descomposición química de azúcares) para impulsar rea- cciones endergónicas indispen- ƐĂďůĞƐ;ĐŽŵŽůĂĂĐƟǀŝĚĂĚĐĞƌĞ- bral, la contracción muscular o la síntesis de moléculas com- plejas). Las reacciones endergó- nicas no pueden llevarse a cabo si no se ha realizado ya en otra parte del cuerpo una reacción exergónica que proporcione la energía necesaria. Cabe aclarar que debido a que algo de ener- gía se pierde en forma de calor cada vez que se transforma (se- gunda ley de la termodinámi- ca), la energía proporcionada por las reacciones exergónicas debe exceder a la necesaria para impulsar a las reacciones endergónicas. En las reacciones aco- ƉůĂĚĂƐƋƵĞƐĞůůĞǀĂŶĂĐĂďŽĚĞŶƚƌŽĚĞůĂƐĐĠůƵůĂƐ͕ůĂĞŶĞƌŐşĂƉŽƌůŽƌĞŐƵůĂƌƐĞƚƌĂŶƐĮĞƌĞĚĞƵŶůƵŐĂƌ a otro mediante moléculas portadoras de energía , de las cuales la más común es el ƒãÖ , es decir la conexión entre reacciones exergónicas y endergónicas del metabolismo celular está dada por las moléculas de ƒãÖ.

Estructura y función del ƒãÖ

ŽƐƐĞƌĞƐǀŝǀŽƐƚĂŵďŝĠŶƵƟůŝnjĂŵŽƐĐŽŵďƵƐƟďůĞƐƋƵşŵŝĐŽƐƉĂƌĂŽďƚĞŶĞƌĞŶĞƌŐşĂďŝŽůſŐŝĐĂ͘hŶŽĚĞ los compuestos químicos más importantes que usan las células para almacenar y liberar energía es el trifosfato de adenosina o adenosin trifostato , conocido como ƒãÖ por sus siglas en inglés (Adenosine Triphosphate).

Figura 7.5 ŶůĂƐƌĞĂĐĐŝŽŶĞƐĂĐŽƉůĂĚĂƐ͕Ğů ƒãÖƚƌĂŶƐĮĞƌĞĞŶĞƌŐşĂĚĞƐ- ĚĞƵŶƉƌŽĐĞƐŽĞdžĞƌŐſŶŝĐŽĂƵŶƉƌŽĐĞƐŽĞŶĚĞƌŐſŶŝĐŽĞŶůĂĐĠůƵůĂ͘

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ZĞĐƵĞƌĚĂƋƵĞƵŶŶƵĐůĞſƟĚŽĞƐƵŶĂŵŽůĠĐƵůĂĐŽŶƐƟƚƵŝĚĂƉŽƌƵŶĂďĂƐĞŶŝƚƌŽŐĞŶĂĚĂ͕ƵŶĂnjƷ - ĐĂƌLJƵŶĨŽƐĨĂƚŽ͘džŝƐƚĞƵŶŶƵĐůĞſƟĚŽůůĂŵĂĚŽ adenosin monofosfato ( ƒÃÖ ) que está formado por adenina (una base), ribosa (un azúcar) y un fosfato. Cabe aclarar que el término adenosin resulta de la unión de la adenina y la ribosa. El ƒÃÖ es el precursor del ƒãÖ y su fórmula es la ƐŝŐƵŝĞŶƚĞ͗

A esta molécula de ƒÃÖ se le agrega otro grupo fosfato a través de un enlace de alta energía para formar adenosin difosfato ( ƒ—Ö )ƋƵĞƉƌĞƐĞŶƚĂůĂƐŝŐƵŝĞŶƚĞĞƐƚƌƵĐƚƵƌĂ͗

Finalmente si se une otro grupo fosfato más, tendremos una molécula de ƒãÖ͘ƐƚŽƐŝŐŶŝĮĐĂ que la molécula de ƒãÖ está formada de la base nitrogenada adenina , de un azúcar de 5 átomos de carbono, la ribosa y de tres grupos fosfato. Estos tres grupos fosfato son fundamentales para que el ƒãÖ pueda almacenar o liberar energía.

Figura 7.6 ƐƚƌƵĐƚƵƌĂ ĚĞ ƵŶĂ ŵŽůĠĐƵůĂ ĚĞ ĂĚĞŶŽ- ƐŝŶŵŽŶŽĨŽƐĨĂƚŽ;ƒÃÖͿ͘

Figura 7.7 ƐƚƌƵĐƚƵƌĂ ĚĞ ƵŶĂ ŵŽůĠĐƵůĂ ĚĞ ĂĚĞŶŽ- ƐŝŶĚŝĨŽƐĨĂƚŽ;ƒ—ÖͿ͘

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ácidos nucleicos, la respuesta a las señales quími- ĐĂƐĞŶůĂƐƵƉĞƌĮĐŝĞĐĞůƵůĂƌ͕ůĂĐŽŶƚƌĂĐĐŝſŶŵƵƐĐƵ - lar, incluso mientras lees estas páginas, las células ŶĞƌǀŝŽƐĂƐĞŶƚƵĐĞƌĞďƌŽĞƐƚĄŶƵƟůŝnjĂŶĚŽůĂĞŶĞƌպà química del ƒãÖ, energía que tus células obtuvie- ƌŽŶĂŶƚĞƐĂƉĂƌƟƌĚĞůĂƐŵŽůĠĐƵůĂƐĚĞůĂůŝŵĞŶƚŽ͘ En cada momento, así estemos durmiendo o ĞŶĂĐƟǀŝĚĂĚ͕ůĂŵĂLJŽƌşĂĚĞůĂƐĐĠůƵůĂƐĞƐƚĄŶŽĐƵ - padas en la respiración celular, produciendo ƒãÖ para mantener al organismo. La energía del ƒãÖ incluso sirve para producir ůƵnj͘ĞŚĞĐŚŽ͕ĞůƟƟůĞŽĚĞƵŶĂůƵĐŝĠƌŶĂŐĂƐĞĚĞďĞ a una enzima que funciona con la energía que le proporciona el ƒãÖ͘ >ĂƐ ĐĂƌĂĐƚĞƌşƐƟĐĂƐ ĚĞů ƒãÖ le ĐŽŶĮĞƌĞŶƵŶĂƵƟůŝĚĂĚĞdžĐĞƉĐŝŽŶĂůĐŽŵŽůĂĨƵĞŶƚĞĚĞĞŶĞƌպà básica de todas las células. Además de generar luz, las luciér- nagas al igual que todos los animales, deben encontrar, ingerir y digerir alimento; escaparse de los predadores; reparar cual- quier daño en su cuerpo, crecer y reproducirse. Todas estas ĂĐƟǀŝĚĂĚĞƐƌĞƋƵŝĞƌĞŶĞŶĞƌŐşĂ͕ůĂĐƵĂůƐĞŽďƟĞŶĞĚĞůĂŐůƵĐŽƐĂ y de otras moléculas del alimento, por medio de reacciones exergónicas en la respiración celular. Las células pueden almacenar energía, añadiendo dos gru- pos fosfato a las moléculas de ƒÃÖo un grupo fosfato al ƒ—Ö y producir nuevamente ƒãÖ. De esta forma, el ƒãÖ es como una pila completamente recargada, lista para impulsar la maqui- naria de la célula. A pesar de que la reacción del ƒ—Ö con el fosfato para for- mar ƒãÖ es imposible en forma espontánea, ya que requiere 7.500 calorías por cada mol que se forme, aún así, la célula ƉƵĞĚĞĨŽƌŵĂƌŐƌĂŶĚĞƐĐĂŶƟĚĂĚĞƐĚЃãÖĂƉĂƌƟƌĚЃ—Ö y Pi.

ƒ—Ö + Pi + 7,500 calorías ƒãÖ

La síntesis de la molécula de ƒãÖ es un proceso endergónico debido a que consume energía.

En nuestros alimentos ingerimos moléculas de carbohidratos, lípidos y proteínas que nos pro- ƉŽƌĐŝŽŶĂŶĞŶĞƌŐşĂ͘>ŽƐƐŝƐƚĞŵĂƐĞŶnjŝŵĄƟĐŽƐĚĞŶƵĞƐƚƌŽŽƌŐĂŶŝƐŵŽƐŽŶĐĂƉĂĐĞƐĚĞƌŽŵƉĞƌĞƐƚĂƐ moléculas para originar moléculas más simples como CO 2 y H 2 O en el caso de los carbohidratos y lípidos. En el caso de las proteínas originan CO 2 , H 2 O y NH 3. Cuando esto sucede, la energía que ƐĞĞŶĐƵĞŶƚƌĂĞŶůŽƐĞŶůĂĐĞƐƋƵşŵŝĐŽƐƋƵĞŵĂŶƟĞŶĞŶůĂĞƐƚƌƵĐƚƵƌĂĚĞĞƐƚĂŵŽůĠĐƵůĂ͕ƐĞůŝďĞƌĂ͕ ĞƐĞŶƚŽŶĐĞƐĐƵĂŶĚŽůĂĐĠůƵůĂůĂĂƉƌŽǀĞĐŚĂƉĂƌĂƌĞĂůŝnjĂƌƚƌĂďĂũŽ͘^ŝŶĞŵďĂƌŐŽ͕ůĂĐĠůƵůĂŶŽƵƟůŝnjĂ ĚŝƌĞĐƚĂŵĞŶƚĞĞƐƚĞƟƉŽĚĞĞŶĞƌŐşĂ͖ĞƐŶĞĐĞƐĂƌŝŽƋƵĞĠƐƚĂƐĞƚƌĂŶƐĨŽƌŵĞĞŶŽƚƌŽƟƉŽƵƟůŝnjĂďůĞƉŽƌ ůŽƐƐŝƐƚĞŵĂƐĞŶnjŝŵĄƟĐŽƐƋƵĞůĂƌĞƋƵŝĞƌĞŶĞŶŶƵĞƐƚƌĂƐĐĠůƵůĂƐ͕ĞƐĚĞĐŝƌ͕ůĂĞŶĞƌŐşĂĐŽŶƚĞŶŝĚĂĞŶůŽƐ ĂůŝŵĞŶƚŽƐĞƐƵƟůŝnjĂĚĂƉŽƌůĂƐĐĠůƵůĂƐƉĂƌĂĨŽƌŵĂƌƒãÖĂƉĂƌƟƌĚЃ—Ö y fosfato.

Figura 7.10 >ĂŵŽůĠĐƵůĂĚЃãÖƉƌŽǀĞĞůĂĞŶĞƌպà ŶĞĐĞƐĂƌŝĂƉĂƌĂƋƵĞƐĞƌĞĂůŝĐĞŶƚŽĚĂƐůĂƐĂĐƟǀŝĚĂ- ĚĞƐĐĞůƵůĂƌĞƐ͘

Figura 7.11 ů ƟƟůĞŽ Ž ĐĞŶƚĞůůĂƌ ĚĞ ůƵnjĚĞĞƐƚĂůƵĐŝĠƌŶĂŐĂƉŽƌůĂŶŽĐŚĞ ƐĞĚĞďĞĂƵŶĂĞŶnjŝŵĂƋƵĞĨƵŶĐŝŽŶĂ con ƒãÖ͘

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El ƒãÖĞƐƵŶĂĨƵĞŶƚĞĚĞĞŶĞƌŐşĂƚĂŶƷƟů͕ƉĞƌŽĂƷŶĂƐş͕ůĂƐĐĠůƵůĂƐŶŽĞƐƚĄŶƌĞƉůĞƚĂƐĚĞĞƐƚĂŵŽůĠ - ĐƵůĂƉĂƌĂĨƵŶĐŝŽŶĂƌƚŽĚŽĞůĚşĂ͘ĞŚĞĐŚŽ͕ůĂŵĂLJŽƌşĂĚĞůĂƐĐĠůƵůĂƐƟĞŶĞŶƐſůŽƵŶĂƉĞƋƵĞŹĂĐĂŶ - ƟĚĂĚĚЃãÖ͕ƐƵĮĐŝĞŶƚĞƉĂƌĂƵŶŽƐƐĞŐƵŶĚŽƐĚĞĂĐƟǀŝĚĂĚ͘ƵŶƋƵĞĞů ƒãÖĞƐƵŶĂŵŽůĠĐƵůĂƷƟůƉĂƌĂ ƚƌĂŶƐĨĞƌŝƌĞŶĞƌŐşĂ͕ŶŽĞƐĂĚĞĐƵĂĚĂƉĂƌĂĂůŵĂĐĞŶĂƌŐƌĂŶĚĞƐĐĂŶƟĚĂĚĞƐĚĞĞŶĞƌŐşĂĂůĂƌŐŽƉůĂnjŽ͘ WĂƌĂůĂƐĐĠůƵůĂƐĞƐŵĄƐĞĮĐŝĞŶƚĞƚĞŶĞƌƐſůŽƵŶĂƉĞƋƵĞŹĂƌĞƐĞƌǀĂĚЃãÖ, ya que lo pueden rege- ŶĞƌĂƌĂƉĂƌƟƌĚĞůƒ—Ö͕ƐĞŐƷŶƐƵƐŶĞĐĞƐŝĚĂĚĞƐ͕ƵƟůŝnjĂŶĚŽůĂĞŶĞƌŐşĂĚĞĂůŝŵĞŶƚŽƐĐŽŵŽůĂŐůƵĐŽƐĂ͘ El ƒãÖ es la molécula rica en energía que más se conoce, pero existen otras, por ejemplo, ‘ãÖ, ¦ãÖ, çãÖ, ããÖ͕ƋƵĞƚĂŵďŝĠŶƐŽŶŶƵĐůĞſƟĚŽƐLJĐƵLJĂĨƵŶĐŝſŶĞƐƉĂƌĞĐŝĚĂĂůĂĚĞů ƒãÖ, es decir, tam- ďŝĠŶĐĂƉƚĂŶ͕ƚƌĂŶƐƉŽƌƚĂŶLJĐĞĚĞŶĞŶĞƌŐşĂ͘dŽĚĂƐĞůůĂƐƐĞŵƵĞƐƚƌĂŶĞŶůĂƐŝŐƵŝĞŶƚĞƚĂďůĂ͗

Abreviatura Nombre Base Azúcar No. de fosfatos ƒãÖ Adenosín trifosfato Adenina Ribosa 3 ƒ—Ö Adenosín difosfato Adenina Ribosa 2 ƒÃÖ Adenosín monofosfato Adenina Ribosa 1 ¦ãÖ Guanidín trifosfato Guanina Ribosa 3 ¦—Ö Guanidín difosfato Guanina Ribosa 2 ‘ãÖ ŝƟĚşŶƚƌŝĨŽƐĨĂƚŽ Citocina Ribosa 3 ‘—Ö ŝƟĚşŶĚŝĨŽƐĨĂƚŽ Citocina Ribosa 2 çãÖ Uridín trifosfato Uracilo Ribosa 3 ç—Ö Uridín difosfato Uracilo Ribosa 2 ããÖ Timidín trifosfato Timina Ribosa 3 ãÃÖ Timidín monofosfato Timina Ribosa 1

Tabla 7.1 ůƒãÖĞƐĞůĐŽŵƉƵĞƐƚŽƌŝĐŽĞŶĞŶĞƌŐşĂŵĄƐĐŽŶŽĐŝĚŽ͘ŶĞƐƚĂƚĂďůĂƐĞŵƵĞƐƚƌĂŶŽƚƌĂƐŵŽůĠĐƵůĂƐƋƵĞƚĂŵ - ďŝĠŶƐŽŶƌŝĐĂƐĞŶĞŶĞƌŐşĂ͘

Figura 7.12 ůƒãÖƉŽƐĞĞĚŽƐĞŶůĂĐĞƐĚĞĂůƚĂĞŶĞƌŐşĂ͕ŵŝĞŶƚƌĂƐƋƵĞĞů ƒ—ÖƉŽƐĞĞƐŽůĂŵĞŶƚĞƵŶŽ͘

ŶůĂĐĞ͞ĚĞ alta energía

ŶůĂĐĞ͞ĚĞ alta energía

Adenina

Ribosa

Grupos fosfato

Adenosin difosfato (ADP)

Adenosin trifosfato (ATP)

DGEP E  

Anabolismo

Incluye las reacciones que intervienen en la biosíntesis de moléculas. Las vías anabólicas impli- can la formación de enlaces químicos entre átomos de carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, ĞƚĐ͕͘ĐŽŶůĂĐŽŶƐŝŐƵŝĞŶƚĞĨŽƌŵĂĐŝſŶĚĞƐƵƐƚĂŶĐŝĂƐŵĄƐĐŽŵƉůĞũĂƐĂƉĂƌƟƌĚĞŽƚƌĂƐŵĄƐƐŝŵƉůĞƐ͘ ^ŽŶĞũĞŵƉůŽƐĚĞĞƐƚĂƐƌĞĂĐĐŝŽŶĞƐ͗ůĂĨŽƚŽƐşŶƚĞƐŝƐ͕ůĂƐşŶƚĞƐŝƐĚĞĄĐŝĚŽƐŶƵĐůĞŝĐŽƐ͕ůĂƐşŶƚĞƐŝƐĚĞ ƉƌŽƚĞşŶĂƐ͕ůĂƐşŶƚĞƐŝƐĚĞůĂƐƌĞƐĞƌǀĂƐĚĞĐŽŵďƵƐƟďůĞĚĞƚƌŝŐůŝĐĠƌŝĚŽƐLJĐĂƌŝĚƌĂƚŽƐĐŽŵƉůĞũŽƐ (glucógeno y celulosa), etc. Para que se unan moléculas pequeñas y formen una molécula grande es necesario un suministro de energía, es decir, las reacciones anabólicas son endergónicas.

Catabolismo

Son las reacciones que in- tervienen en la descompo- sición de moléculas gran- des para ser transformadas en los monómeros que las ĐŽŶƐƟƚƵLJĞŶ͕ĞƐĚĞĐŝƌ͕ƐĞŽĐƵ - pan siempre de la transfor- mación de moléculas más complejas en moléculas más sencillas. La energía de enla- ce que existe en las molécu- las más complejas, se trans- forma ahora en la energía de moléculas como el ƒãÖ, con la consecuente desaparición de tales enlaces. El ƒãÖ sir- ǀĞ ĚĞ͞ ƉƵĞŶƚĞ͟ ĞŶĞƌŐĠƟĐŽ entre el catabolismo (donde se produce) y el anabolismo (donde se consume). Las reacciones catabólicas son exergónicas. Los cambios ĞŶĞƌŐĠƟĐŽƐĚĞůĂƐǀşĂƐĐĂƚĂ- ďſůŝĐĂƐƐŽŶůŽƐƋƵĞŝŵƉƵůƐĂŶĂůĂƐǀşĂƐĂŶĂďſůŝĐĂƐ͘^ŽŶĞũĞŵƉůŽƐĚĞĐĂƚĂďŽůŝƐŵŽ͗ůĂƌĞƐƉŝƌĂĐŝſŶ celular, la hidrólisis de un triglicérido, la hidrólisis de la sacarosa en fructosa y glucosa, etc.

¿Cómo se metaboliza la glucosa?

La mayor parte de las células metabolizan diversas moléculas para producir ƒãÖ. Estudiaremos el metabolismo de la glucosa por tres razones.

Figura 7.14 /ŶƚĞƌĐŽŶĞdžŝŽŶĞƐ ĞŶƚƌĞ ůĂ ĨŽƚŽƐşŶƚĞƐŝƐ ;ĂŶĂďŽůŝƐŵŽͿ LJ ůĂ ƌĞƐƉŝƌĂ- ĐŝſŶĐĞůƵůĂƌ;ĐĂƚĂďŽůŝƐŵŽͿ͘>ŽƐĐůŽƌŽƉůĂƐƚŽƐĚĞůĂƐƉůĂŶƚĂƐǀĞƌĚĞƐƵƟůŝnjĂŶůĂ ĞŶĞƌŐşĂĚĞůĂůƵnjƐŽůĂƌƉĂƌĂƐŝŶƚĞƟnjĂƌĐŽŵƉƵĞƐƚŽƐĚĞĐĂƌďŽŶŽĚĞĂůƚĂĞŶĞƌŐşĂ͕ ĐŽŵŽůĂŐůƵĐŽƐĂ͕ĂƉĂƌƟƌĚĞůĂƐŵŽůĠĐƵůĂƐĚĞďĂũĂĞŶĞƌŐşĂ;K (^) Ϯ LJ, (^) ϮKͿ͘>ĂƐ ƉůĂŶƚĂƐŵŝƐŵĂƐLJŽƚƌŽƐŽƌŐĂŶŝƐŵŽƐƋƵĞƐĞĂůŝŵĞŶƚĂŶĚĞƉůĂŶƚĂƐŽƐĞĐŽŵĞŶ ĞŶƚƌĞƐş͕ĞdžƚƌĂĞŶĞŶĞƌŐşĂĚĞĞƐƚĂƐŵŽůĠĐƵůĂƐŽƌŐĄŶŝĐĂƐƉŽƌƌĞƐƉŝƌĂĐŝſŶĐĞůƵůĂƌ ůĂĐƵĂůƉƌŽĚƵĐĞŶƵĞǀĂŵĞŶƚĞ, (^) ϮKLJK (^) Ϯ͘ƐƵǀĞnj͕ĞƐƚĂĞŶĞƌŐşĂŝŵƉƵůƐĂƚŽĚĂƐ ůĂƐƌĞĂĐĐŝŽŶĞƐĚĞůŽƐƐĞƌĞƐǀŝǀŽƐ͘

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O (^) WƌŝŵĞƌŽ͕ ƉƌĄĐƟĐĂŵĞŶ - te todas las células catabolizan la glucosa para obtener energía. Ciertas células como las neuronas del cere- bro dependen princi- palmente de glucosa como fuente de ener- gía. O (^) Segundo, el catabo- lismo de la glucosa es menos complejo que el de casi todas las de- más moléculas orgáni- cas. O (^) Tercero, cuando las cé- ůƵůĂƐƵƟůŝnjĂŶŽƚƌĂƐŵŽ- léculas orgánicas como fuente de energía, por lo común, esas molé- ĐƵůĂƐ ƐŽŶ ĐŽŶǀĞƌƟĚĂƐ en glucosa.

ŽƐ ŽƌŐĂŶŝƐŵŽƐ ĨŽƚŽƐŝŶƚĠƟ- cos capturan la energía de la luz solar y la almacenan en la molécula de glucosa. Cuando es catabolizada la glucosa, se ůŝďĞƌĂ ĞƐĂ ĞŶĞƌպà LJ ƐĞ ƵƟůŝnjĂ para producir ƒãÖ. Una célula eucariota es ca- paz de extraer mucha energía de la glucosa (36 – 38 ƒãÖ), siempre y cuando la molécula de glucosa se descomponga totalmente en CO 2 y H 2 O. ĂĮŐƵƌĂϳ͘ϭϱƌĞƐƵŵĞůĂƐĞƚĂƉĂƐƉƌŝŶĐŝƉĂůĞƐĚĞůŵĞƚĂďŽůŝƐŵŽĚĞůĂŐůƵĐŽƐĂĞŶůĂƐĐĠůƵůĂƐĞƵ - cariotas. La primera etapa, la glucólisis , no requiere oxígeno y se lleva a cabo exactamente de la misma manera en condiciones aeróbicas (en presencia de oxígeno) y anaeróbicas (sin oxígeno). La glucólisis es una vía catabólica en la que la glucosa (monosacárido de 6 carbonos) se descom- pone en dos moléculas de piruvato (molécula de 3 átomos de carbono). Esta división libera una pequeña fracción de la energía química almacenada en la glucosa. El rendimiento neto de energía de la glucólisis es de 2 ƒãÖ por molécula de glucosa. En con- diciones anaeróbicas , habitualmente el piruvato producido en la glucólisis, se convierte por fer- ŵĞŶƚĂĐŝſŶĞŶůĂĐƚĂƚŽ;ĨĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶůĄĐƟĐĂͿ͕ŽďŝĞŶ͕ĞŶĂůĐŽŚŽůĞơůŝĐŽ;ĨĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶĂůĐŽŚſůŝĐĂͿ͘

Figura 7.15 ZĞƐƵŵĞŶĚĞůĐĂƚĂďŽůŝƐŵŽ ĚĞůĂŐůƵĐŽƐĂ͘ >Ă ŐůƵĐſůŝƐŝƐ ƐĞ ĞĨĞĐƚƷĂĞŶĞůĐŝƚŽƐŽů;ĞŶĂnjƵůͿLJůĂƌĞƐƉŝƌĂĐŝſŶĐĞůƵůĂƌĞŶůĂƐŵŝƚŽĐŽŶ- ĚƌŝĂƐ;ĂŵĂƌŝůůŽͲŶĂƌĂŶũĂͿ͘

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ƚŽƐĂϭ͕ϲͲĚŝĨŽƐĨĂƚŽ͘ZĞĐƵĞƌĚĂƋƵĞĞůƚĠƌŵŝŶŽĚŝĨŽƐĨĂƚŽƐĞƌĞĮĞƌĞĂůŽƐĚŽƐŐƌƵƉŽƐĨŽƐĨĂƚŽĂĚƋƵŝ - ridos de las dos moléculas de ƒãÖ. Este consumo inicial de energía es necesario para producir rendimientos de energía muchos mayores a la larga. En las etapas de recolección de energía ͕ ůĂĨƌƵĐƚŽƐĂϭ͕ϲͲĚŝĨŽƐĨĂƚŽƋƵĞĞƐĂůƚĂŵĞŶƚĞƌĞĂĐƟǀĂƐĞ ƐĞƉĂƌĂĞŶĚŽƐŝŶƚĞƌŵĞĚŝĂƌŝŽƐĚĞƚƌĞƐĐĂƌďŽŶŽƐ͗ƵŶĂĚĞ gliceraldehído-3-fosfato ( G3P ) y otra de fosfato de dihidroxiacetona ;֗«ƒͿ. ƐƚĂƐ ƚƌŝŽƐĂƐ ƉƵĞĚĞŶ ĐŽŶǀĞƌƟƌƐĞ ůĂ una en la otra con gran facilidad. El ֗«ƒ sufre una transposición a G3P , por lo tanto ahora son 2 moléculas de G3P  ƋƵĞ ƉƌĞƐĞŶƚĂŶ ŝĚĠŶƟĐĂƐ ƌĞĂĐĐŝŽ- nes. Cada molécula de G3P experimenta una serie de cuatro reacciones que la convierten en piruvato. Durante es- tas reacciones se generan 2 ƒãÖ por cada G3P , para generar un total de 4 ƒãÖ ͕ ƉĞƌŽĚĞďŝĚŽĂƋƵĞƐĞƵƟůŝnjĂƌŽŶ 2 ƒãÖ ƉĂƌĂĂĐƟǀĂƌůĂŵŽůĠĐƵůĂĚĞŐůƵĐŽ- sa, hay una ganancia neta de sólo 2 ƒãÖ por molécula de glucosa. En otra etapa en la vía de G3P a piruvato se agregan dos electrones de alta energía y un ión hidrógeno (H +^ ͿĂůƉŽƌƚĂĚŽƌĚĞĞůĞĐƚƌŽŶĞƐ͞ǀĂĐşŽ͕͟ 㗠+^ ;ĚŝŶƵĐůĞſƟĚŽĚĞŶŝĐŽƟŶĂŵŝĚĂLJ ĂĚĞŶŝŶĂͿƉĂƌĂĨŽƌŵĂƌĞůƉŽƌƚĂĚŽƌĚĞĞůĞĐƚƌſŶĞƐ͞ĞŶĞƌŐŝnjĂĚŽ͟ ă—«. Se producen 2 moléculas de G3P por molécula de glucosa, por lo tanto se forman 2 moléculas del portador ă—« cuando esas moléculas de G3P se transforman en piruvato.  ĐŽŶƟŶƵĂĐŝſŶ ƐĞ ĚĞƐĐƌŝďŝƌĄ Ğů ƉƌŽĐĞƐŽ ĚĞ ůĂ ŐůƵĐſůŝƐŝƐ͘ WĂƌĂ ĨĂĐŝůŝƚĂƌ Ğů ƐĞŐƵŝŵŝĞŶƚŽ ĚĞ ůĂƐ reacciones, se muestran solo los esqueletos de carbono de la glucosa y de las moléculas que se ƉƌŽĚƵĐĞŶĚƵƌĂŶƚĞůĂŐůƵĐſůŝƐŝƐ͘ĂĚĂŇĞĐŚĂĂnjƵůƌĞƉƌĞƐĞŶƚĂƵŶĂƌĞĂĐĐŝſŶĐĂƚĂůŝnjĂĚĂƉŽƌĂůŵĞŶŽƐ una enzima.

&ĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶůĄĐƟĐĂLJĂůĐŽŚſůŝĐĂ

Las moléculas portadoras como el 㗠+^ capturan energía (aceptando electrones de alta energía) LJƉƵĞĚĞŶƚƌĂŶƐƉŽƌƚĂƌĞůĞĐƚƌŽŶĞƐĂůŽƐůƵŐĂƌĞƐĚŽŶĚĞƐĞƵƟůŝnjĂƐƵĞŶĞƌŐşĂƉĂƌĂĨŽƌŵĂƌƒãÖ. Una diferencia importante entre la descomposición aeróbica y anaeróbica de la glucosa es el modo ĐŽŵŽƐĞƵƟůŝnjĂŶĞƐƚŽƐĞůĞĐƚƌŽŶĞƐĚĞĂůƚĂĞŶĞƌŐşĂ͘ŶĂƵƐĞŶĐŝĂĚĞŽdžşŐĞŶŽ͕ĞůƉŝƌƵǀĂƚŽĂĐƚƷĂĐŽŵŽ receptor de electrones de ă—« y produce etanol y CO 2 o lactato; este proceso se llama fermen- tación. Durante la respiración celular, que se realiza en presencia de oxígeno, el oxígeno es el re- ceptor de electrones, lo cual permite descomponer totalmente al piruvato y capturar su energía en forma de ƒãÖ. džŝƐƚĞŶĚŽƐƟƉŽƐĚĞĨĞƌŵĞŶƚĂĐŝŽŶĞƐ͗ůĄĐƟĐĂLJĂůĐŽŚſůŝĐĂ͘

Figura 7.17 >Ă ŐůƵĐſůŝƐŝƐ ĚĂ ƉŽƌ ƌĞƐƵůƚĂĚŽ ůĂ ƌĞĐŽůĞĐĐŝſŶ ŶĞƚĂĚĞϮŵŽůĠĐƵůĂƐĚЃãÖLJϮĚĞă—«ƉŽƌŵŽůĠĐƵůĂĚĞ ŐůƵĐŽƐĂ͘

Recolección de energía

Piruvato

DGEP E  

Figura 7.18 >ĂŐůƵĐſůŝƐŝƐĞƐƵŶĂƐĞƌŝĞĚĞƌĞĂĐĐŝŽŶĞƐĐĂƚĂůŝnjĂĚĂƐƉŽƌĞŶnjŝŵĂƐƋƵĞĚĞƐĐŽŵƉŽŶĞŶƵŶĂŵŽůĠĐƵůĂĚĞŐůƵ- ĐŽƐĂĞŶϮŵŽůĠĐƵůĂƐĚĞƉŝƌƵǀĂƚŽ͕ϮĚĞ ƒãÖLJϮĚĞă—«͘

DGEP E  

Figura 7. 22 >ĂĨĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶĂůĐŽŚſůŝĐĂƋƵĞůůĞǀĂŶĂĐĂďŽůĂƐůĞǀĂĚƵƌĂƐůŝďĞƌĂďƵƌďƵũĂƐĚĞŐĂƐ͕ĞůK (^) ϮĞŶůĂŵĂƐĂĚĞ ůŽƐƉĂŶĂĚĞƌŽƐƉƌŽǀŽĐĂĞůĞƐƉŽŶũĂĚŽĚĞůƉĂŶ͘ůĐŚĂŵƉĂŹĂĐŽŶƟĞŶĞůĞǀĂĚƵƌĂƐǀŝǀĂƐƋƵĞƉƌŽǀŽĐĂŶůĂƐŽďƌĞƉƌĞƐŝſŶ ĞũĞƌĐŝĚĂƉŽƌĞůK (^) ϮĂůƚĂƉſŶĚĞĐŽƌĐŚŽ͘

recibe el nombre de ĨĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶůĄĐƟĐĂ. Cabe aclarar que el lactato es la forma ionizada del ĄĐŝĚŽůĄĐƟĐŽƋƵĞĞƐƚĄĚŝƐƵĞůƚŽĞŶĞůĐŝƚŽƉůĂƐŵĂ͘ Diversos microorganimos, entre ellos las bacterias que producen el yogurt, la crema agria y el ƋƵĞƐŽƚĂŵďŝĠŶƌĞĂůŝnjĂŶůĂĨĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶůĄĐƟĐĂ͘ůĄĐŝĚŽůĄĐƟĐŽ;ĂŐƌŝŽͿĐŽŶƚƌŝďƵLJĞĂůƐĂďŽƌĐĂƌĂĐ - ƚĞƌşƐƟĐŽĚĞĞƐƚŽƐĂůŝŵĞŶƚŽƐ͘

&ĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶĂůĐŽŚſůŝĐĂ

Muchos microorganismos ƵƟůŝnjĂŶ ŽƚƌŽ ƉƌŽĐĞƐŽ ƉĂƌĂ regenerar 㗠+^ en condicio- nes anaeróbicas, producien- do etanol y CO 2 (en lugar de lactato), usando iones hidró- geno y electrones de ă—«. A este proceso se le conoce como fermentación alcohó- lica debido a la producción ĚĞĂůĐŽŚŽůĞơůŝĐŽ;ĞƚĂŶŽůͿ͘ Las levaduras que los panaderos añaden a la masa produce CO 2 que provoca que el pan se esponje; el alcohol generado por las levaduras se evapora mediante el horneado del pan. El tepache (de piña), la tuba (de coco), el tejuino (de maíz), el pulque (del maguey), etc., son bebidas que se elaboran mediante fermentación alcohólica. Los vinos espumosos, como el champaña, son embotellados mientras las levaduras están aún ǀŝǀĂƐ͘ƵĂŶĚŽƐĞƌĞƟƌĂĞůĐŽƌĐŚŽĚĞůĂďŽƚĞůůĂ͕ƐĞĚĞƐƉƌĞŶĚĞK 2 con sobrepresión, a veces de forma explosiva.

Figura 7.21 &ĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶĂůĐŽŚſůŝĐĂ͘

;ĨĞƌŵĞŶƚĂĐŝſŶĂůĐŽŚſůŝĐĂͿ

Autoevaluación

ZĞƉĂƐŽĚĞůĂƵŶŝĚĂĚ

Contesta las siguientes preguntas:

1. Explica qué es el metabolismo celular.

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2. Menciona las diferencias que existen entre catabolismo y anabolismo.

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3. Explica cómo la molécula de ƒãÖ libera y proporciona energía.

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4. Menciona el nombre de algunas moléculas que son ricas en energía (además del ƒãÖ).

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ϱ͘  ĐŽŶƟŶƵĂĐŝſŶƐĞƚĞŵƵĞƐƚƌĂƵŶĂůŝƐƚĂĚĞƌĞĂĐĐŝŽŶĞƐ͕ĞƐĐƌŝďĞƐŽďƌĞůĂƌĂLJĂƵŶĂ A cuando se trate de anabolismo y una C para catabolismo. O (^) Síntesis de ƒÙÄ mensajero _______ O (^) Respiración celular _______ O (^) Descomposición de la lactosa en glucosa y galactosa _______ O (^) Unión de aminoácidos para formar proteínas _______ O (^) Fotosíntesis _______ O (^) &ŽƌŵĂĐŝſŶĚĞŐůƵĐſŐĞŶŽĂƉĂƌƟƌĚĞŵŽůĠĐƵůĂƐĚĞŐůƵĐŽƐĂ ͺͺͺͺͺͺͺ O (^) Degradación de almidón _______

6. Menciona el nombre de la estructura de la célula donde se realiza la glucólisis.

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ϳ͘  džƉůŝĐĂƉŽƌƋƵĠƐĞůĞƐůůĂŵĂĂůĂƐŵŝƚŽĐŽŶĚƌŝĂƐ͞ĐĞŶƚƌĂůĞƐĚĞĞŶĞƌŐşĂĚĞůĂĐĠůƵůĂ͘͟

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8. ¿Cuál es la primera etapa de las vías de liberación de energía en las células y cuáles son ůĂƐĚŽƐƉĂƌƚĞƐƉƌŝŶĐŝƉĂůĞƐƋƵĞůĂĐŽŶƐƟƚƵLJĞŶ͍

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