Metabolismo Celular: Procesos, Enzimas y Producción de ATP

Metabolismo Celular: Procesos, Enzimas y Producción de ATP

1. ¿Qué es el metabolismo?

Es el conjunto de reacciones metabólicas que intervienen en la obtención de energía, la cual es utilizada por los organismos vivos.

2. Procesos metabólicos: Definición y explicación

• a. Catabolismo: Los compuestos químicos se degradan y liberan la energía almacenada. En las reacciones catabólicas, las sustancias químicas ganan electrones y se reducen. También son exergónicas (liberan energía).
• b. Anabolismo: A través de este proceso, se incorpora energía que es utilizada en la síntesis de sustancias más complejas. En este tipo de reacciones, los compuestos químicos pierden electrones, es decir, se oxidan. Son endergónicas (requieren energía).

3. Enzimas: Definición y explicación

Las enzimas son, por lo general, moléculas de proteína de gran tamaño y de amplio espectro, lo cual les otorga una gran especificidad. Existe una enzima para cada reacción y para cada tipo de molécula sobre la que actúa. Si no fuera por las enzimas, muchas reacciones químicas del metabolismo se producirían muy lentamente en las condiciones del medio interno de los seres vivos. Son también conocidas como catalizadores biológicos. Algunas de ellas requieren, además de la estructura proteica, la participación de otros componentes químicos llamados cofactores.

Moléculas de ATP

4. Fases principales del suministro de energía en los seres vivos

• a. La realización del trabajo mecánico en la contracción muscular y otros movimientos celulares.
• b. El transporte activo de iones y moléculas.
• c. La síntesis de macromoléculas y otras biomoléculas a partir de precursores sencillos.

5. ¿Cómo se cubren las necesidades energéticas de una célula?

Se cubren a través de nucleótidos que, además de formar parte de los ácidos nucleicos, desempeñan el papel de intermediarios en los intercambios celulares de energía.

6. ¿Qué es el ATP? Explicación

Es una molécula formada por la unión de una base nitrogenada, una pentosa y un grupo fosfato. Está estructurado por una unión altamente energética: para formarse, se requiere de una gran cantidad de energía, la cual es liberada cuando se rompe y queda disponible para la célula. Al liberar energía, se transforma en ADP; este, a su vez, puede liberar más energía y pasar a ser AMP.

ATP ---- ADP + Pi + energía (-30,5 kj/mol)

ADP ---- AMP + Pi + energía (-27,6 kj/mol)

7. Definición de evolución

Son los cambios lentos y progresivos que sufre una especie o población durante un período de tiempo, así como los cambios bruscos que, a través de la adaptación, permiten a una especie luchar por la supervivencia.

8. Elementos indispensables en una reacción

Energía y enzimas.

9. Definición de respiración anaeróbica

Se lleva a cabo sin la utilización de oxígeno como aceptor de protones. Debido a que es una vía común de microorganismos poco evolucionados, los complejos enzimáticos se hallan en el citoplasma.

10. Explicación de la glucólisis homoláctica

Consiste en transformar el ácido pirúvico en ácido láctico (3C) por la enzima lactato deshidrogenasa, utilizando 4 protones.

C6H12O6 + 2Pi + 2ADP ---- 2C3H4O3 + H2O + 2ATP

11. Explicación de la fermentación alcohólica

A partir del ácido pirúvico, la enzima piruvato-carboxilasa produce una molécula de CO2 y acetaldehído de 2 carbonos, la cual es transformada en alcohol etílico por la enzima deshidrogenasa, utilizando 4 protones.

12. Etapas de la respiración celular

• a. Etapa anaeróbica (glucólisis): En esta etapa, no se utiliza oxígeno libre sino combinado, y se logra la transformación de glucosa en ácido pirúvico (CH3COCOOH). Se forman 4 ATP y se utilizan 2 ATP en el proceso. Esta etapa se diferencia de la fermentación en los productos finales del proceso.
• b. Etapa aeróbica: Se utiliza oxígeno libre y se logra la transformación del ácido pirúvico hasta CO2 y H2O. Se obtienen 36 ATP; hasta aquí, el balance energético es de 36 + 2 = 38.
• c. Ciclo de Krebs: Se caracteriza por la utilización de oxígeno y por producirse en ella varias deshidrogenaciones y descarboxilaciones.

13. ¿Qué es la cadena respiratoria o redox? Explicación

Es la etapa en la que se producen reacciones de óxido-reducción que dan como resultado la producción de ATP. Las sustancias que transfieren electrones provenientes del hidrógeno y el oxígeno pertenecen a esta cadena. Por lo tanto, constituyen esta cadena el paso de electrones de mayor electronegatividad, y es durante ese transporte de electrones cuando, en 3 sitios diferentes en la cadena, se produce la caída del potencial necesario para incorporar un grupo fosfato al ADP y así formar ATP. De aquí decimos que por cada 2H que se incorporan al transporte de electrones de la cadena respiratoria, se producen 3 moléculas de ATP.