METABOLISMO CELULAR

Se denomina metabolismo al conjunto de reacciones químicas y transformaciones energéticas que ocurren en las células; estos cambios son importantes para llevar a cabo los procesos que mantienen vivo a un organismo.

Las reacciones metabólicas conducen a la transformación de moléculas, ya sea a través de la síntesis de nuevas moléculas o a la degradación de otras. Todas estas reacciones son mediadas por enzimas específicas.

Algunas reacciones metabólicas ocurren espontáneamente y liberan energía, es decir, son exergónicas. Otras, en cambio, no ocurren en forma espontánea y, por eso, requieren de un aporte de energía para llevarse a cabo; por lo tanto, se dice que son endergónicas.

En general, el metabolismo está formado por dos vías de reacciones metabólicas:

Anabolismo

Es la vía de reacciones de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, llamadas precursores. Este tipo de reacciones son endergónicas, pues requieren de la energía proporcionada por la entrega de un grupo fosfato del ATP a una proteína, proceso llamado fosforilación.

Cuando las moléculas precursoras son inorgánicas, el metabolismo es autótrofo y se realiza mediante fotosíntesis o quimiosíntesis.

La fotosíntesis la realizan plantas, algas y algunas bacterias. Estos organismos sintetizan materia orgánica, necesaria para su crecimiento y desarrollo, a partir de materia inorgánica (agua y dióxido de carbono) y luz solar. Por su parte, la quimiosíntesis es realizada por algunas bacterias que sintetizan materia orgánica a partir de materia inorgánica y de la energía desprendida en estas mismas reacciones.

Catabolismo

Es el conjunto de reacciones de degradación de moléculas orgánicas complejas en otras más simples, con lo cual se libera la energía contenida en las moléculas orgánicas y es almacenada en moléculas de ATP, que la célula utilizará para llevar a cabo sus funciones.

El catabolismo involucra reacciones de oxidación de las moléculas orgánicas, por lo que debe existir una molécula que capte los electrones o los hidrógenos desprendidos en estas reacciones. Si la molécula receptora de electrones es el oxígeno, se denomina catabolismo aeróbico; en cambio, si la molécula receptora es distinta del oxígeno, se denomina catabolismo anaeróbico.

Los tipos de reacciones catabólicas que puede experimentar la célula son: la fermentación o la respiración. La fermentación es un proceso de degradación de compuestos orgánicos en ausencia de oxígeno, es decir, es un proceso anaeróbico donde el receptor final de electrones es una molécula orgánica.

La otra vía catabólica es la respiración que puede ser aeróbica, si el receptor final de electrones es el oxígeno, o anaeróbica si el receptor final de electrones es una molécula inorgánica como sulfato, nitrato, dióxido de carbono y carbonato. En este proceso pueden oxidarse moléculas orgánicas tales como hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

La principal vía catabólica que se realiza en las células es la degradación de la glucosa, para formar dióxido de carbono, agua y generar ATP, proceso denominado respiración celular.

Reacciones de oxidación y reducción

En una reacción de oxidación una molécula pierde electrones, es decir, se oxida. En una reacción de reducción una molécula gana electrones; por lo tanto, se reduce. Entonces, para que una molécula pueda oxidarse debe haber otra que reciba sus electrones. Es por este motivo que las reacciones de oxidación y reducción ocurren simultáneamente (son reacciones acopladas).