METABOLISMO
El metabolismo es el conjunto de reacciones que ocurren en el interior de las células para satisfacer sus necesidades. Estas reacciones se unen a través de rutas o vías metabólicas, donde los productos de una reacción constituyen los reactivos de la siguiente. Se diferencian dos tipos de reacciones metabólicas, la catabólicas y las anabólicas.
A continuación, adjunto un esquema que muestra las diferencias entre anabolismo y catabolismo. Además a lo largo del post iré poniendo esquemas que resumen algunos vídeos propuestos en la lessons plan.
- Los organismos que pueden llevara a cabo estos procesos se dividen en autótrofos si parten de moléculas orgánicas sencillas y heterótrofos si parten de moléculas orgánicas elaboradas por otros seres vivos.
- Según de donde obtengan la fuente de energía se dividen en fotosintéticos (de la luz solar) y quimiosintéticos (de la energía que desprenden ciertas reacciones químicas)
A continuación, adjunto un esquema sobre la síntesis de ATP. Este esquema resume uno de los vídeos propuestos, la información de los demás vídeos está recogida y sintetizada en los esquemas siguientes.
Las reacciones catabólicas pueden ser diversas. Por ejemplo la degradación de glucosa para obtener energía. O la de ácidos grasos, ácidos nucleicos o proteínas. Pueden ser reacciones aerobias (como las anteriores) que requieren la presencia de oxígeno. También pueden ser anaerobias como las fermentaciones que no necesitan la presencia de oxígeno para llevarse a cabo.
A continuación, adjunto un esquema en el que están relacionadas todos los ejemplos de reacciones catabólicas previamente mencionados de forma más detallada y con dibujos esquema de algunos de los procesos.
En el esquema que adjunto a continuación, se puede ver de forma más esquemática la relación entre todas las rutas catabólicas estudiadas cuyo objetivo es la obtención de ATP y sustancias sencillas para construir otras posteriormente mediante reacciones anabólicas.
El CATABOLISMO son reacciones de degradación de moléculas complejas en otras más sencillas para la obtención de energía. Son reacciones exergónicas, es decir, que se llevan a cabo reacciones de oxidación.
Destaca notablemente la respiración celular. (se tarta de una respiración aerobia cuyo aceptor final es el O2, para la formación de H2O). En esta, se da primero la glucólisis, en la que se convierte la glucosa en ácido pirúvico. Posteriormente una descarbpxilación oxidativa en la que el pirúvico obtenido (3C) pierde un CO2 y se transforma en acetil-CoA (2C). Además, se produce el Ciclo de Krebs en el que a partir del acetil-CoA se reducen moléculas de NAD+ y FAD+ y una fosforilación a nivel de sustrato obteniendo un GTP. Finalmente, el en la cadena transportadora de electrones el NADH y FADH2 ceden sus electrones alto-energéticos. Estos a su vez, desprenden energía que impulsan los protones de la matriz al espacio intermembrana. Por diferencia de concentración, los protones pasan por el ATP-asa que aprovecha la energía protón-motriz para sintetizar ATP.
En la respiración anaerobia el úlltimo aceptor de electrones es una molécula distinta al O2. Se trata de las fermentaciones, destacan algunos tipos como la láctica que la llevan a cabo bacterias como Lactobacilus y Streptococcus. La alcohólica que la llevan a cabo bacterias como la la Saccharomyces. La pútrida en la que se degradan moléculas como aa, ácidos nucleicos que liberan sustancias malolientes. La butírica en la que se degradan moléculas glucídicas y se obtienen sustancias malolientes y ácido butírico.
Por otro lado, existen otras rutas de degradación de moléculas no glucídicas, como las proteínas, los ácidos grasos o los ácidos nucleicos:
En cuanto a los ácidos grasos: es conocido como Hélice de Lynen, en el que se obtiene una gran cantidad de energía, alrededor de 100 ATP. Por cada vuelta del ciclo obtenemos 1 Acetil-CoA que su destino posiblemente sea el Ciclo de Krebs y posteriormente la cadena transportadora de electrones, además de poder reductor, utilizado en la cadena de transporte de electrones para sintetizar energía.
De las proteínas en las que tras la transaminación y desaminación se obtiene ácido pirúvico u otra molécula que tras varias modificaciones se transforma en pirúvico. Esta sigue a partir de entonces la vía de degradación de la glucosa.
Los ácidos nucleicos, se separan en sus componentes gracias a la acción de las nucleasas. La pentosa de sus nucleótidos sigue la ruta de las pentosas (variantes de la glucólisis).
En cuanto al ANABOLISMO, que son reacciones de síntesis. Destacan la fotosíntesis (y todas sus etapas), la quimiosíntesis. Y las reacciones de formación de glúcidos, ácidos grasos, proteínas y ácidos nucleicos.
A continuación, adjunto un esquem aque relaciona estos ejemplos de reacciones descritos anteriormente.
Especialmente, destacamos la fotosíntesis, esta transforma la energía luminosa en energía química, se lleva a cabo en los cloroplastos, más concretamente, en los pigmentos fotosintéticos situados en el interior de los tilacoides. La fotosíntesis se divide en dos fases la fase luminosa y la fase oscura.
La fase luminosa o dependiente de la luz consta de otras dos fases:
Acíclica: En esta etapa ocurren tres procesos: la fotólisis del agua, la fotoforilación del ADP y la fotorreducción del NADH. Los fotosistemas II y I captan los fotones de luz los que genera un transporte de electrones en la membrana de los tilacoides. Además para reponer los electrones transferidos el fotosistema II provoca una ruptura de una molécula de agua pe da lugar a O2 y dos protones. En la cadena de electrones intervienen también participan complejo citocromos, plastoquinona, plastocianina, ferredoxina y ATP- sintetasa. Es la fase en la que se obtiene la mayor parte necesaria para pasar a la fase oscura, de 4 H+ se obtiene 1,33 ATP.
Cíclica: Se encarga de producir energía necesaria complementaria a la obtenida en la fase acíclica, para la fase oscura, solo actúa el fotosistema I, por tanto no habrá una descomposición de agua. Los electrones entran en la cadena transportadora de electrones permitiendo el flujo de protones que al pasar por la ATP-sintetasa producirá 2ATP.
En la fase oscura tiene lugar el ciclo de Calvin que es una serie de reacciones bioquímicas que se producen durante la fase oscura se la fotosíntesis. Se pueden distinguir dos fases:
La fijación de CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato, gracias a la acción de la enzima rubisco y da lugar a un compuesto de 6 átomos de carbono, que se disocia en 2 moléculas de ácido-3-fosfoglicérico (3 carbonos).
La reducción del CO2 fijado: tras una serie de reacciones en las que se gastan 2 ATP y se reducen 2 NADH el ácido-3-fosfoglicérico se reduce y da lugar a gliceraldehído-3-fosfato. El ciclo podría continuar con el ciclo de las pentosas-fosfato, con la síntesis de glucosa, fructosa, almidón, ácidos grasos o aminoácidos.
También destacamos la formación de ácidos grasos, de ácidos nucleicos y de proteínas.
La Quimiosíntesis, es un proceso anabólico de síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende en las reacciones químicas. Lo llevan a cabo ciertas bacterias (que principalmente habitan en el subsuelo. Un ejemplo son las nitrificantes que se encargan de que se produzca el ciclo del nitrógeno, devolviéndolo de nuevo a la atmósfera).
Por otro lado, es importante conocer que en todo tipo de reacciones intervienen las enzimas, son generalmente proteínas que actúan como biocatalizadores, esto significan que ayudan a que la reacción ocurra y que se produzca requiriendo una menor energía de activación. A grandes rasgos, la actividad de una enzima se produce gracias a una estructura tridimensional denominada centro activo, lugar donde se une el sustrato para ser modificado. La enzima no sufre cambios tras la reacción. Sin embargo, hay algunos factores que pueden afectar al funcionamiento de la enzima. A saber, la temperatura, el pH, la concentración de sustrato...
A continuación, adjunto un esquema donde se explican varios aspectos de las enzimas, tanto de su funcionamiento, como de los tipos de enzimas que se pueden llegar a encontrar. Además, se comenta la cinética enzimática que es el estudio de la velocidad de la reacción, y los factores que pueden afectarle como la presencia de inhibidores que compitan con los sustratos por el centro activo de la enzima.
Finalmente, adjunto las actividades propuestas con las que hemos repasado y ampliado conocimientos. A la izquierda el pdf en el que están las preguntas de final del tema de anabolismo. A la derecha las 48 preguntas tipo selectividad.