Catabolismo Celular: Procesos Esenciales para la Obtención de Energía y Glucólisis
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El Catabolismo: Procesos Esenciales para la Obtención de Energía Celular
El catabolismo es el conjunto de reacciones degradativas de moléculas orgánicas complejas, fundamentales para la vida celular. Sus principales finalidades son:
- Conseguir energía utilizable por la célula, que se emplea para formar ATP (Adenosín Trifosfato).
- Obtener poder reductor, en forma de coenzimas como NADH y FADH₂, esenciales para su utilización en procesos anabólicos.
- Producir precursores metabólicos para la biosíntesis de nuevas moléculas.
Reacciones de Óxido-Reducción en el Catabolismo
Las reacciones catabólicas son, por naturaleza, de óxido-reducción (redox). En estas, la biomolécula orgánica que se oxida pierde electrones (e⁻) e iones hidrógeno (H⁺), los cuales son captados por otra molécula que se reduce. La energía liberada en estos procesos de óxido-reducción se emplea para sintetizar ATP, lo cual puede conseguirse por dos métodos diferentes:
Fosforilación a Nivel de Sustrato
Una molécula que posee un grupo fosfato (P) de alta energía lo cede directamente al ADP (Adenosín Difosfato), formando ATP.
Fosforilación Oxidativa
Existe un sistema transportador de electrones acoplado a la síntesis de ATP. Los e⁻ liberados en las oxidaciones van pasando a niveles energéticos cada vez menores, y la energía que se genera es utilizada por la ATP sintasa para formar ATP.
Formas Principales de Catabolismo
Existen dos formas principales de llevar a cabo los procesos catabólicos:
Fermentación
Es una oxidación incompleta en la que el aceptor final de e⁻ es una molécula orgánica. Tiene lugar en el citoplasma. Posee un menor rendimiento energético, y el ATP se forma exclusivamente por fosforilación a nivel de sustrato.
Respiración Celular
Es una oxidación completa en la que el aceptor final de e⁻ es una molécula inorgánica. Se distingue entre:
- Respiración Aerobia: Si el aceptor final es el oxígeno (O₂).
- Respiración Anaerobia: Si el aceptor final es otro compuesto inorgánico.
El ATP se forma principalmente por fosforilación oxidativa, un proceso asociado a un gradiente quimiosmótico. En las células eucariotas, la respiración celular se realiza en la mitocondria.
Catabolismo de Glúcidos: La Glucólisis
La glucólisis es una ruta metabólica muy antigua y universal, central en el catabolismo de los glúcidos. El ATP obtenido en este proceso es por fosforilación a nivel de sustrato, lo que refleja su naturaleza primitiva. No requiere la presencia de oxígeno y se realiza en el citoplasma.
Aunque su eficacia energética es relativamente baja (2 ATP por cada molécula de glucosa), la glucólisis es crucial porque genera poder reductor (2 NADH) y suministra a la célula precursores metabólicos esenciales.
Etapas de la Glucólisis
La glucólisis se desarrolla en varias etapas:
- Etapa de fosforilación: Requiere un aporte energético inicial (consumo de ATP).
- Etapa de oxidación: Rinde energía y poder reductor (formación de NADH).
- Etapa de recuperación: Se devuelve a la célula el ATP utilizado en la primera etapa, además de generar ATP adicional.
Rendimiento de la Glucólisis
Por cada molécula de glucosa, la glucólisis produce:
- 2 ATP por fosforilación a nivel de sustrato.
- 2 NADH (poder reductor), cada uno de los cuales puede rendir aproximadamente 2.5 ATP si el proceso continúa con la respiración celular.
- Suministra seis precursores metabólicos.
El piruvato, producto final de la glucólisis, puede seguir dos caminos distintos dependiendo de las condiciones celulares y la disponibilidad de oxígeno: la respiración celular o la fermentación.