Biomoléculas y metabolismo celular: resumen de composición química, anabolismo y respiración

Composición Química de la Célula y Biomoléculas Esenciales

Para estudiar la composición química de la célula, es importante notar que en la materia viva no se ha encontrado ningún elemento químico exclusivo de ella, sino que los que la forman son aquellos que existen en mayor abundancia en la naturaleza. Estos se estudian como compuestos orgánicos e inorgánicos.

Compuestos Inorgánicos: Agua y Sales Minerales

Los compuestos inorgánicos son fundamentalmente el agua y las sales minerales.

• Agua: Forma del 50% al 90% de la materia viva. Constituye la fase dispersora del coloide y sirve como vehículo para las sales minerales.
• Sales Minerales: Iones como el sodio ($Na^+$), el fósforo ($P$), el calcio ($Ca^{2+}$) y el potasio ($K^+$) forman la fase dispersa del coloide. Estas sales mantienen las relaciones osmóticas y de difusión entre la célula y el medio ambiente.

Compuestos Orgánicos Fundamentales

Los compuestos orgánicos están formados por átomos de carbono unidos entre sí, siendo el carbono el elemento orgánico básico. Por lo general, a esta estructura se adhieren átomos de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Entre los compuestos orgánicos más íntimamente ligados a los procesos básicos de la vida se encuentran:

• Carbohidratos
• Proteínas
• Lípidos
• Ácidos Nucleicos

El Metabolismo Celular: Anabolismo y Catabolismo

Se llama metabolismo al conjunto de reacciones químicas que realizan los seres vivos para absorber energía del medio ambiente y transformarla en energía aprovechable para sus funciones (movimiento, transporte activo, etc.) y para la formación de nuevo citoplasma (crecimiento).

El metabolismo se divide en dos fases principales: la anabólica y la catabólica.

Anabolismo (Reacciones de Construcción)

El anabolismo incluye reacciones químicas de construcción, es decir, que de la unión de moléculas sencillas se obtienen moléculas complejas. En esta fase, al fusionarse las moléculas, se forman entre ellas enlaces químicos, de manera que en dichas reacciones se acumula energía.

Catabolismo (Reacciones de Degradación)

El catabolismo incluye las reacciones de desdoblamiento o degradación de moléculas complejas a moléculas simples, lo que implica ruptura de enlaces y liberación de energía, la cual es esencial para las funciones celulares.

Tipos de Nutrición Celular

1. Nutrición Autótrofa

El organismo elabora sus propios alimentos a partir de sustancias inorgánicas.

• Quimiosíntesis: Elaboración de alimentos utilizando energía química.
• Fotosíntesis: Elaboración de alimentos utilizando energía luminosa.
  • Fase Luminosa: Reacciones que se realizan en las membranas del cloroplasto. Incluye la fotofosforilación cíclica y la fotofosforilación acíclica, resultando en la formación de $ATP$.
  • Fase Oscura: Reacciones que se realizan en el estroma del cloroplasto.

2. Nutrición Heterótrofa

El organismo toma sus alimentos ya elaborados del medio ambiente.

Respiración Celular: Obtención de Energía (ATP)

La respiración consiste en oxidar la glucosa, que es un alimento energético, para liberar la energía potencial que contiene y transformarla en energía metabólica aprovechable para las funciones celulares. Esta energía quedará acumulada en las moléculas de $ATP$ (Adenosín Trifosfato), que son el producto más importante de la respiración.

Hay dos formas principales de respiración:

Respiración Anaerobia

Consiste en la oxidación de la glucosa sin oxígeno (puede ser por pérdida de electrones, de hidrógeno, de agua o de dióxido de carbono). El resultado es la obtención de dióxido de carbono, ácidos o alcoholes y dos moléculas de $ATP$. Este proceso lo realizan algunas bacterias y las levaduras.

Respiración Aerobia

Consiste en la oxidación de la glucosa con oxígeno, obteniendo al final del proceso dióxido de carbono, agua y 38 moléculas de $ATP$. Este tipo de respiración lo realizan la mayor parte de los organismos.