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Nuestras células en acción:
“Metabolismo celular”
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 tipos de reacciones químicas…
Catabolismo: degradación u
oxidación de sustancias complejas,
dando lugar a sustancias más simples
Ej.: respiración aeróbica, glucólisis,
ciclo de Krebs, fosforilación
oxidativa (cadena respiratoria),
respiración anaeróbica o fermentación
etc. Se dice que se trata de un
proceso exergónico porque a partir de
él se libera energía.
Anabolismo: síntesis o
elaboración de sustancias
complejas a partir de sustancias
simples Ej.: fotosíntesis, síntesis
de proteínas, síntesis de
colesterol, etc. Se dice que se
trata de un proceso endergónico
porque requiere de energía para
llevarse a cabo.
Que quede claro que…
El anabolismo se trata de
un proceso endergónico
porque requiere de
energía para llevarse a
cabo.
El catabolismo se trata de
un proceso exergónico
porque a partir de él se
libera energía.
Entonces, podríamos definir
al metabolismo como…
“El conjunto de reacciones
químicas de síntesis y degradación de
sustancias con la finalidad de obtener
energía, que será utilizada por la célula
para efectuar sus funciones vitales de
forma eficaz.”
En los seres vivos, ambos
procesos se acoplan entre sí y están
relacionados, pues la energía liberada
por el catabolismo es utilizada para el
anabolismo y se dan de forma
simultánea y constante durante toda la
vida del organismo.
Para poder realizar sus
funciones vitales, la célula
necesita consumir energía.
¿De dónde proviene la energía
obtenida del metabolismo?
“El tesoro más preciado el
ATP”
Las células poseen
moléculas y estás están formadas
por átomos, y para que dos átomos
se unan, se requiere determinado
aporte de energía; cuando la unión se
rompe esa energía se libera. Ej:
Algunos átomos como el oxígeno
(O) y el fósforo (P), necesitan
cantidades elevadas de energía para
unirse con otros átomos, por lo que,
al romperse la unión se libera
también mucha energía
Un caso especial…y el
más importante
Es sin dudas el de las moléculas
de ATP la cual se origina de la
unión de ADP + un grupo fosfato
(Pi). El ATP es el compuesto con
uniones o enlaces altamente
energéticos.
Existen otras moléculas
importantes en los procesos
metabólicos, como ser el NAD+
oxidado (nicotinamida adenina
dinucleótido) y el FAD+ oxidado
(flavina adenina dinucleótido)
que son moléculas aceptoras de
electrones.
Cuando, por ejemplo, se produce
la fotólisis del agua en las células
de las plantas, los e- (electrones)
se unen a estas moléculas dando
lugar a NADH+ H (nicotinamida
adenina dinucleótido reducido) y
FADH (flavina adenina
dinucleótido reducido)…
… e ingresan a la cadena
respiratoria cediendo sus
electrones en dicho proceso, el cual
finaliza con la liberación de agua y
con la posterior formación de
ATP.
Catalizadores biológicos:
Las enzimas
Concepto…
Un catalizador es un agente capaz
de acelerar una reacción química,
sin formar parte de los productos
finales ni desgastarse en el
proceso. En los medios
biológicos se desempeñan como
catalizadores macromoléculas
denominadas enzimas.
¿Cómo actúan las
enzimas?
Como todo
catalizador, las
enzimas actúan
disminuyendo la
energía de activación
(Ea).Las
sustancias sobre
las cuales actúan
las enzimas reciben
el nombre genérico
de sustratos.
¿Por qué se dice que las enzimas
son específicas?
La especificidad de una enzima le
permite distinguir con gran
selectividad entre diferentes
sustancias, lo que le da la
característica de ser específicas
de cada reacción que ocurre en
los procesos metabólicos.
¿Cuáles son las hipótesis de unión
entre una enzima y su sustrato?
Modelo de encaje recíproco de la llave y
la cerradura:
A fines del siglo XIX, E. Fischer
postuló una hipótesis sobre la unión del
sustrato a la enzima con el. Esta
hipótesis explica los casos de enzimas
con muy estricta especificidad, pero exige
una rigidez no compatible con
conocimientos actuales sobre estructura
molecular y conformación de
macromoléculas.
Actualmente tiene más aceptación
la hipótesis de Koshland
Modelo de adaptación o ajuste inducido:
considera a la enzima como una estructura
dotada de plasticidad y flexibilidad la cual es
como una masa modificable en contacto con el
sustrato, que se adapta a él, al momento de
formar el complejo E-S. De este modo, sólo el
sustrato adecuado provoca en la enzima el
cambio conformacional del su sitio activo para
la posterior catálisis de la reacción.
Para tener en cuenta…
Durante el curso de la reacción, la
enzima se une efectivamente al o a
los sustrato/s, formando un complejo
transitorio. Las eventuales
modificaciones de la molécula
durante dicha unión son efímeras; la
enzima aparece inalterada al final de
la catálisis.
Si una enzima E cataliza la
transformación del sustrato S en
producto P, primero se unen enzima
y sustrato para formar el complejo
E-S, el cual luego se disocia en
enzima y producto.