Metabolismo Celular: Etapas, Respiración y Fotosíntesis
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Etapas de la nutrición
La nutrición comprende las etapas de ingestión, digestión, absorción, metabolismo y excreción.
Metabolismo
El metabolismo se divide en dos grandes procesos:
- Anabolismo: conjunto de reacciones de síntesis que consumen energía y sustancias necesarias para construir moléculas complejas.
- Catabolismo: conjunto de reacciones de degradación cuya función es proporcionar a las células precursores metabólicos, energía y poder reductor.
Los principales componentes del metabolismo son los metabolitos, los nucleótidos, las moléculas ricas en energía, las enzimas, las rutas metabólicas y los intermediarios.
Reacciones redox
En una reacción de oxidorreducción, la sustancia que se oxida pierde electrones o hidrógeno, mientras que la que se reduce los gana. El oxidante se reduce y el reductor se oxida.
Las coenzimas NAD+, FAD y NADP+ actúan como aceptores de electrones.
Procesos de formación de ATP
Fosforilación oxidativa
La transferencia de electrones desde un sistema redox a otro libera energía suficiente para formar ATP.
Fosforilación a nivel de sustrato
R-P + ADP = R + ATP.
Fotofosforilación
Transferencia de electrones impulsada por la luz que genera ATP.
Estrategias para obtener energía
Los organismos pueden obtener energía química o solar. El ATP puede obtenerse a partir de la luz (fases luminosa y oscura) o de la materia orgánica.
Rutas catabólicas y anabólicas
Las rutas catabólicas son convergentes: diferentes moléculas se transforman en acetil-CoA, que entra en el ciclo de Krebs, produciendo H2O y CO2. Las rutas anabólicas son divergentes: a partir de pocos precursores sencillos se obtienen numerosas moléculas distintas.
Glucólisis
La glucólisis es una vía metabólica del citosol en la que los azúcares se degradan de forma incompleta para producir ATP. Balance: glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 piruvato + 2 NADH + 2 ATP. El piruvato puede seguir una vía aerobia o anaerobia.
Respiración celular
Descarboxilación oxidativa
En la matriz mitocondrial, 2 piruvato, 2 NAD+ y 2 CoA producen 2 acetil-CoA, 2 NADH y 2 CO2.
Ciclo de Krebs
Acetil-CoA + ácido oxaloacético → ácido cítrico → ácido α-cetoglutárico → ácido succínico → ácido fumárico → ácido málico → ácido oxaloacético. Por cada vuelta se liberan 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2 y 1 ATP.
Cadena de transporte electrónico
Los electrones se transfieren a través de aceptores de distinto potencial redox; cada aceptor recibe electrones del anterior y los cede al siguiente, alternando reducción y oxidación.
Fosforilación oxidativa
Proceso mediante el cual la energía de la cadena de transporte electrónico se utiliza para sintetizar ATP.
Balance energético de la respiración aerobia de una glucosa
Glucosa + O2 → CO2 + H2O + 36 ATP.
Tipos de fermentación
- Láctica: glucosa → piruvato → ácido láctico.
- Alcohólica: glucosa → piruvato → acetaldehído → etanol.
- Acética: etanol → ácido acético (vinagre).
Oxidación de ácidos grasos
Los triglicéridos se hidrolizan en glicerina y ácidos grasos, que posteriormente se oxidan para obtener energía.
Ciclo de Calvin (fase oscura de la fotosíntesis)
Esta fase no necesita luz directamente. Utiliza CO2, NADPH y ATP procedentes de la fase luminosa para fijar carbono y formar glúcidos sencillos. Se desarrolla en el estroma del cloroplasto.
Compuestos intermedios: ácido 3-fosfoglicérico, ATP, ácido 1,3-difosfoglicérico, NADPH y gliceraldehído-3-fosfato. Por cada 6 CO2 que entran en la vuelta, mediante la enzima rubisco y la ribulosa-1,5-bisfosfato, se generan los productos correspondientes.
Mecanismo de transcripción
La transcripción consta de cuatro etapas: iniciación, elongación, terminación y maduración.