Metabolismo celular. Biología
(1er parte)

El metabolismo celular es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc.
La metabolización es el proceso por el cual el organismo consigue que sustancias activas se transformen en no activas.
Este proceso lo realizan en los seres humanos con enzimas localizadas en el hígado.
El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y anabolismo. Las reacciones catabólicas liberan energía (ejemplo: la glucólisis). Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los acidos nucleicos.

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Anabolismo y catabolismo
Anabolismo
Catabolismo
Construir. Son los procesos del metabolismo que tienen como resultado la síntesis de componentes celulares a partir de precursores de baja masa molecular, por lo que recibe también el nombre de biosíntesis.
Destruir. Es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento adecuado de la energía química desprendida en forma de enlaces de alta energía en moléculas de adenosín trifosfato.
Fabrica biomoléculas
Degrada biomoléculas
Consume energía (usa las ATP
Produceenergía (la almacena como ATP)
Implica procesos de reducción
Implica procesos de de oxidación
Sus rutas son divergentes
Sus rutas son convergentes
Ejemplos: fotosíntesis, síntesis de proteínas.
Ejemplos: glucosis, ciclo de Krebs, fermentaciones, cadena respiratoria

Ruta metabólica o vía metabólica: es una sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios. Las diferentes reacciones de todas las rutas metabólicas estan catalizadas por enzimas y ocurren en el interior de las células.
Vía metabólica: función: obtención de productos para ser utilizados por las células. Poseen cuatro características: son irreversibles, cada una tiene una etapa obligada, todas son reguladas y en eucariotas se desarrollan en lugares específicos de la célula.
Ciclo metabólico: ruta metabólica organizada cíclicamente. Comienza con la unión del precursor a otro producto, la secuencia de reacciones rinde el producto final, lo que da lugar a la estructura cíclica de la ruta: Ej: ciclo de Krebs.
Reacciones exergonicas: como las moléculas complejas poseen una cierta cantidad de energía en sus enlaces, la degradación de estas libera energía acumulada.
Reacciones endergónicas: necesitan energía para producirse

Catabólicas: reacciones de degradación de moléculas relativamente complejas procedentes del medio extra celular de depósitos de reserva propio, esas sustancias son transformadas en moléculas mas sencillas. Junto con la reacción exergónica, y el conjunto de reacciones catabólicas recibe el nombrede catabolismo. Ej: respiración celular
Anabólicas: reacciones de síntesis de moléculas complejas y de sus monómeros a partir de moléculas mas sencillas. Necesitan energía para producirse (endergónicas). El conjunto de reacciones anabólicas se llama anabolismo. Ej: fotosíntesis.










Vías metabólicas
Catabólicas
Anabólicas
Glucólisis: es la vía metabólica encargada de oxidar o fermentar la glucosa y así obtener energía (ATP) para la célula. Consiste de 10 reacciones enzimaticas que convierten a la glucosa en dos moléculas de un compuesto de tres carbones, el acido pirúbico.
Proteólisis: fragmentación o hidrólisis de una proteína en sus respectivos aminoacidos debido a la acción de enzimas específicas, llamadas protiasa, o por medio de la digestión intramolecular.
Lipólisis: ruptura o fermentación de la molécula de
lípidos
Glucogenólisis: es la vía por la cual se degrada el glucógeno para la obtención de glucosa de una forma rapida, esta vía se estimula por niveles bajos de glucosa o glucagón y catecolaminas (adrenalina, noradrenalina y norepinepria
Glucogénesis: es una ruta metabólica anabólica que permite la síntesis de glucosa a partir de precursores no glúcidos. Incluye la utilización de varios aminoacidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intemediarios del ciclo de los acidos tricarbólicos como fuentes de carbono para la vía metabólica
Síntesis de proteínas: proceso por el cual se componen nuevas proteínas a partir de los 20 aminoacidos esenciales. Se transcribe el ADN en ARN. La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomassituados en el citoplasma celular
Lipogénesis: es un proceso metabólico en el cual se sintetizan los acidos grasos a partir de moléculas con aceite COA, llenado a caho el período prosponidal (después de comer). Su función principal consiste en almacenar el exceso de energía que consumimos para utilizarla en períodos de escases alimenticia.
Glucogeneogénesis: biosíntesis del gluscoseno a partir de glucosa. El exceso de glucosa procedente en la digestión se almacena en forma de un polisacarido que se sintetiza en las células del hígado, para mas tarde liberarla al torrente sanguíneo dosificadamente. El glucógeno también puede sintetizarse en el músculo y constituye una especie de reserva energética, utilizandola cuando se requiera.



Moléculas transportadoras de energía
La molécula mas común es el ATP, esta formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono. 1 de azúcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono S tiene enlazados 3 grupos fosfatos.
Se produce durante fotorespiración y la respiración celular, y es consumido por muchas enzimas en la catalisis de numerosos procesos químicos. Su fórmula molecular es C10H156N5013P3
El ATP es considerado como una moneda energética porque todos los procesos que se realizan en la célula requieren de energía química aportada por el ATP, la energía química radica en los 3 fosfatos
El adenosin trifostato (ATP) es una molécula que consta de una purina (adenina), un azúcar (ribosa), y tres grupos fosfato. El compuesto resultante de la pérdida de un fosfato se llama adenosín difosfato o ADP; si se pierden dos se llama, adenosínmonofosfato o AMP.










Enzimas
Función: Las enzimas son proteínas globulares que actúan como biocatalizadores, es decir, aceleran las reacciones químicas en los seres vivos sin modificarse. Al acelerarse las reacciones, disminuye la energía de activación y tiempo de reacción. También, eliminan el dióxido de carbono de los pulmones, mejorar nuestra capacidad mental, regular nuestro peso corporal, favorecer la fertilidad, etc.
Características
Específicas: ya que solo rompen enlaces de moléculas afines a su naturaleza en donde solo rompe lo que encaja con sus terminales proteicas.
Variabilidad: la velocidad de las enzimas varía constantemente, ya que solamente crece con algunas reacciones
Disminución de energía de activación: las reacciones disminuyen la energía y tiempo de reacción

Modelos de acción enzimatica
Modelo llave-cerradura

Modelo ajuste inducido








La fenilcetonuria, es un error congénito del metabolismo.
Causas: Causado por la carencia de la enzima fenilalanina hidroxilasa, lo que se traduce en la incapacidad de metabolizar el aminoacido tirosina a partir de fenilalaninaen el hígado. Es una enfermedad congénita con un patrón de herencia recesivo.
Consecuencias: puede causar retraso mental y otros problemas neurológicos si no se trata dentro de las primeras semanas de vida.
Diagnóstico: El diagnóstico de la enfermedad se hace, practicamente siempre, con ayuda de la positividad de la prueba del cloruro férrico en la orina. Existen casos raros en los que no se encuentra el acido fenilpirúvico en la orina siempre.
Tratamiento:Proporcionar solamente la cantidad de fenilalanina que se necesite para el crecimiento y la reparación de los tejidos. La reducción de la cantidad de fenilalanina, con dietas en las cuales las proteínas se sustituían por una costosa médula de aminoacidos puros sirve para que se mantengan en el cuerpo un nivel de concentración de fenilalanina tolerable.


(2da parte)

Catabolismo y anabolismo
Ejemplos de reacciones
Catabolismo: Fermentación – Respiración celular – Glucosis – Beta oxidación – Glucólisis – Etc.
Anabólicas: Fotosíntesis – Síntesis proteica – Glucogénesis – Síntesis de acidos grasos/colesterol/etc – Etc.

Aeróbico y anaeróbico
Aeróbico: Son los organismos que pueden vivir o desarrollarse en presencia de oxigeno. El adjetivo 'aeróbico' se aplica no sólo a organismos sino también a los procesos implicados ('metabolismo aeróbico') y a los ambientes donde se realizan. Un 'ambiente aeróbico' es aquel rico en oxígeno.
Anaeróbico: Son los organismos que no utilizan oxígeno (O2) en su metabolismo. Si el aceptor de electrones es una molécula organica (piruvato,acetaldehido, etc.) se trata de metabolismo fermentativo; si el aceptor final es una molécula inorganica distinta del oxígeno (sulfato,carbonato, etc.) se trata de respiración anaeróbica.

Metabolismo celular


Respiración aeróbica
Primera etapa del metabolismo celular: Glucosis
Es la vía metabólica encargada de oxidar o fermentar la glucosa y así obtener energía (ATP) para la célula. Consiste de las reacciones enzimaticas que convierten la glucosa en dos moléculas de un compuesto de 3 carbones, elacido pirúvico.
El producto de esta etapa, el acido pirúvico, se dirige hacia la matriz mitocondrial.

El producto de la primera y segunda etapa interviene con el hidrogeno en la tercera etapa, con la “fosforidacion oxidativa” como reacción.

Dentro de la respiración celular surgen varias etapas.
La primera, es la principal del metabolismo, que se llama glucolisis, donde se degrada la glucosa. Este proceso tiene lugar en el citoplasma, donde actúan las enzimas.
La segunda etapa, es donde se produce el acido piruvico (que ya la glucosa esta transformada), dando lugar luego al ciclo de Krebs , que se da en la matriz de la mitocondria, teniendo como reacciones al oxido y la reducción. Se produce dióxido de carbono e hidrogeno. En el ciclo de Krebs las enzimas actúan en el transporte de electrones y se encuentran en las membranas de las crestas. El ciclo oxida combustible organico derivado del piruvato.
La tercera etapa es la de la cadena transportadora de electrones, donde actúa el hidrogeno, y se da en las crestas mitocondriales, produciendo ATP y agua (H2o). En el transporte de electrones, se oxidan las coenzimas reducidas y los atomos de hidrogeno son conducidos a través de la cadena respiratoria por los electrones. En consecuencia, estos electrones descienden hasta el bajo nivel energético, formandose el agua.
Fermentación
La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, siendo el producto final un compuesto organico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.
Fue descubierta porLouis Pasteur. La fermentación típica es llevada a cabo por las levaduras. También algunos metazoos y protistas son capaces de realizarla.
El proceso de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de oxígeno; ello significa que el aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucólisis no es el oxígeno, sino un compuesto organico que se reducira para poder reoxidar el NADH a NAD+. El compuesto organico que se reduce es un derivado del sustrato que se ha oxidado anteriormente.
Existen 4 tipos de fermentaciones
Fermentación acética: es la fermentación bacteriana, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el Agua en acido acético.
Fermentación alcohólica: es un proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono para obtener como productos finales.
Fermentación butírica: es la conversión de los glúcidos en acido butírico por acción de bacterias de la especie Clostridium butyricum en ausencia de oxígeno. Se produce a partir de la lactosa con formación de acido butírico y gas. Es característica de las bacterias del género Clostridium y se caracteriza por la aparición de olores pútridos y desagradables.
Fermentación lactica: es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en el citosol de la célula, en la cual se oxida parcialmente la glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el acido lactico.Este proceso lo realizan muchas bacterias (llamadas bacterias lacticas), hongos, algunos protozoos y muchos tejidos animales.