Qué es el Metabolismo: Procesos, Rutas y Funcionamiento Celular
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¿Qué es el metabolismo?
El metabolismo (del griego μεταβολή, metabole, que significa cambio, más el sufijo -ισμός (-ismo), que significa cualidad) es la capacidad que tienen los seres vivos de transformar químicamente la naturaleza de ciertas sustancias.[1] Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos fisicoquímicos que ocurren en una célula y en el organismo.[2] Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras y responder a estímulos, entre otras.
Procesos fundamentales: Catabolismo y Anabolismo
El metabolismo se divide en dos procesos conjugados:
- Catabolismo: Las reacciones catabólicas liberan energía. Un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos.
- Anabolismo: Estas reacciones utilizan la energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes celulares, como las proteínas y los ácidos nucleicos.
El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados, puesto que uno depende del otro.
El papel de las enzimas y el hígado
Este proceso está a cargo de enzimas localizadas principalmente en el hígado. En el caso de las drogas psicoactivas, el metabolismo busca eliminar su capacidad de atravesar las membranas de lípidos para evitar que crucen la barrera hematoencefálica y alcancen el sistema nervioso central. Esto explica la importancia del hígado y por qué este órgano se ve afectado frecuentemente ante el consumo masivo o continuo de sustancias.
Modelo de espacio lleno del adenosín trifosfato (ATP), una coenzima intermediaria principal en el metabolismo energético, conocida como la “moneda de intercambio energético”.
Rutas metabólicas y regulación
La economía celular obliga a organizar las reacciones químicas en rutas metabólicas, donde un compuesto (sustrato) se transforma en otro (producto) mediante una secuencia de reacciones enzimáticas. Las enzimas son cruciales porque:
- Agilizan las reacciones fisicoquímicas.
- Convierten reacciones termodinámicamente desfavorables en favorables mediante acoplamiento.
- Actúan como factores reguladores en respuesta al ambiente, necesidades celulares o señales externas.
Adaptación y evolución
El metabolismo de un organismo determina qué sustancias son nutritivas y cuáles tóxicas. Por ejemplo, algunas células procariotas utilizan sulfuro de hidrógeno como nutriente, gas que resulta venenoso para los animales.[3] Asimismo, la velocidad del metabolismo (rango metabólico) influye en los requerimientos nutricionales de cada organismo.
Una característica notable es la similitud de las rutas metabólicas básicas entre especies muy diferentes. Por ejemplo, la secuencia de pasos químicos en el ciclo de Krebs es universal, desde la bacteria Escherichia coli hasta organismos pluricelulares como el elefante.[4] Es probable que esta estructura compartida sea el resultado de su alta eficiencia y su temprana aparición en la historia evolutiva.[5][6]